配电网变电所提高变压器负荷率的探讨

白亚非，沈中奇

(1.天津电力设计院，天津 300400；2.天津盛友科技有限公司，天津 300384)

配电网变电所提高变压器负荷率的探讨

白亚非1，沈中奇2

(1.天津电力设计院，天津 300400；2.天津盛友科技有限公司，天津 300384)

探讨在配电网变电所中采用3个单相组成一台三相变压器+备用单相变压器自动组合的方法，当三相主变任何一相故障自动切除备用单相变压器投入恢复主变三相继续供电；用备单相替代站内以往主变间的备用容量配置准则(即变压器间N-1准则)、提出三相变压器接近满负荷运行，降低了变电所主变压器总体安装容量、降低了电源线路的备用运行容量，提高了电源线路输送容量。

变电所；负荷率；变压器。

1 概述

配电网供电始终追求保证最大供电量、保证供电质量、保证用户及供电用户利益、提高自动化水平为宗旨。以往变电所配置两台或以上变压器考虑供电安全采用N－1准则，当一台变故障停运时，其负荷自动转移至正常运行的变压器，此时变压器的负荷不应超过其短时容许的过负荷容量，以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移至中低压电网。变压器短时允许的过载应根据制造厂提供的数据，参照该变压器预计的全年实际负荷曲线，以过载而不影响变压器的寿命为原则来确定。在缺乏数据的情况下，过载率取1.3，过载时间为2 h，当变电所有两台变时每台变压器的运行负荷率为65%、三台变时为87%、四台变时为100%。一般变电所实际每台变运行率为25%～40%，甚至更低。

变压器负载率过低给工程建设和今后的运行带来不必要的费用浪费，本文讨论在满足供电安全N－1准则下提高变压器负荷率，达到节能、增效目的。

2 问题的提出

如某大工业用电户110 kV变电所以10 kV供30 MVA用电负荷，变电所高压供电线无论采用何种接线对供电用户来讲主变都有同时运行的情况，常规采用2台25 MVA主变压器，每台主变负荷率为65%。

图1 110 kV/10 kV变压器Y/Δ接线图

如将以上每台三相主变压器改为3个单相变压器组成一个三相变压器组并与一台备用单相变压器组合，在三相主变组某一相故障时将备用单相自动投入恢复主变三相供电。变电所安装2组(3×5 MVA)+5 MVA变压器即可满足供电安全N－1准则，每组(三相)变压器的备用单相替代了两组变压器间的备用容量，这样选取三相变压器运行安装容量可尽量接近计算30 MVA负荷容量，对于短时运行出现的高于计算负荷的实际负荷波动由变压器允许的1.0～1.3过载能力承担。此时，变电站运行变压器容量为2×(3×5)=30 MVA，较常规变电站总体主变运行容量少了40%、主变安装容量少了20%。

3 3个单相变压器组+备用单相

3.1 接线方式

110 kV及以下配电用三相变压器，接线一般为Y/Δ或Δ/Y形式，采用单相变压器，三相变压器高、低压引出端子组成接线见图1、图2。

图2 35 kV/10 kV或10 kV/0.4kV变压器Y/Δ接线图

正常运行时，运行3个单相变压器的断路器及隔离开关合入、备用相变压器断路器断开(隔离开关合入)，所有断路器及隔离开关均为单相操作形式。当运行三相中某一相内部故障时，故障相主变差动保护动作将三个运行单相变高低压断路器断开、故障相高低压断路器闭接点经其保护动作中间继电器常开接点将故障相主变一次重合闸放电并启动备用相对应的低压断路器和完好相一次重合闸装置合低压侧断路器、新合入的低压断路器开接点串接后启动其高压侧断路器合闸实现新组合的三相变压器继续运行。备用相断路器合闸同时应闭锁本相其他断路器不能合闸。

各单相变压器的容量可取三相变压器容量的1/3，其数值保留到个位并靠到标准容量系列。

3.2 高、低压侧断路器的设置

变压器与高、低压侧断路器相互连接线较多。110 kV断路器与单相变压器引出两只套管采用空气导线连接，备用相与运行变断路器切换连接采用GIS母线箱连接，中性线连接采用悬吊管母线及软导线架空线连接并接入中性点设备，与电源线连接采用下出电缆或上出套管架空线方式。35 kV及以下低压外接引线可采用绝缘母线箱和断路器柜连接，引出电源采用单相电缆方式。当一相变压器故障后可将其拆除不影响完好相运行。

高、低压侧的断路器可作为变压器单元的主断路器使用。35 kV、10 kV可采用永磁机构的SF6断路器，0.4 kV空气断路器采用电动机+弹簧机构。

3.3 各侧电流互感器的设置

考虑到将故障变压器拆除、检修，变压器高、低压侧的电流互感器设置在断路器单元的进出线路侧，在备用相投入后二次线不用切换并满足新组合三相变压器使用要求。

3.4 高、低压侧断路器单元布置

110 kV变压器高压侧可选用GIS断路器单元实现，35 kV及下电压等级可采用断路器开关柜形式，GIS及开关柜采用现有常规三相设备改造为两相设备使用，见图3、图4。

图3 35 kV/10kV或10 kV/0.4 kV变压器布置示意图

图4 110 kV/10 kV变压器布置示意图

此布置设想是单相运行变压器故障后可以独立拆除、更换，不影响新组建的三相变压器组继续运行。

4 结语

(1) 结合变压器台数及容量，如果采用3个单相变压器+备用相方式，已经没有变压器故障将其所带容量转移到相邻变压器的需要，变压器正常运行负载率可以接近满负荷运行，其短时较大冲击负荷让变压器可短时过载能力(1.3～1.5)承担。

(2) 3个单相变压器+备用相方式其实与现有500 kV变电所变压器配置情况基本相同；本方法仅仅是较500 kV增加了备用相的自投，可靠性主要取决于自投装置本身的质量，可行性取决于用户对占地要求不能过小，由于变压器本体部分占地较大、断路器元件多，初期投资比三相一体变压器大出约1.6～2.1倍(节省变压器容量越大倍数低)，如将变压器切换断路器与母线用断路器合一使用综合投资可降低到常规的1.4～1.7倍。此时，变压器低压侧可不设母线联络断路器。初期投资还有降低的可能性。

(3)变电所降低了主变总体安装容量及运行费用，也降低了电源线路的备用运行容量，提高了电源线路的输送容量。

(4)对于停运设备超过DL/T393—2010有关规定应进行例行试验，本方法可在临近期限人为规定倒投或在先期进行规定超期使用。

[1]GB/T 17468—2008，电力变压器选用导则[S]．

The Discuss on Enhancing the Transformer Load Rate for the Substation of Power Distribution Network.

BAI Ya-fei1, SHEN Zhong-qi2
(1. Tianjin Electric Power Design Institute, Tianjin 300400, China; 2.Tianjin Shengyou Science and Technology Ltd., Tianjin 300384, China)

This paper discusses in an automatic combined method on using three groups of Single-phase Transformer to be composed into a main set of Three-phase transformer on the power distribution network, In case of any failure at any Single-phase transformers in the main set, an auto switch by means of another additional Single-phase transformer to be supplementary equipped. the supplementary could be able to instead of the fault automatically to restore Threephase power supply. Meanwhile, if there is any close to approaching full load operation on Three-phase supplies, the supplementary can be applied ability to reserve capacity resolved from the main set as configuration (N-1 criterion between transformers), in order to reduce the total operating capacities for the power substation, the above simulated results show the validity of this kind of method.

substation of power distribution; loading rate.

TM63

B

1671-9913(2016)04-0047-04

2016-02-03

白亚非(1959- ) ，男，河北赵县人，高级工程师，从事电力系统变电所电气设计。