城市居民住宅轻载配电变压器节能降耗研究

朱志杰（深圳供电局有限公司，广东深圳，518000）



城市居民住宅轻载配电变压器节能降耗研究

朱志杰
（深圳供电局有限公司，广东深圳，518000）

摘要：本文主要以配变负载率与年电能损耗关系为基础，通过分析深圳市龙华新区城市居民住宅配变负载率现状，探讨导致配变负载率过低的原因，提出提高配变负载率应采取的措施，最后以配变负载率与节能的角度，论述提高城市居民住宅配变负载率的必要性。

关键词：配变负载率；年电能损耗；最佳负载率；经济运行区

0　引言

随着社会经济的高速发展，城市居民住宅项目规模不断扩大，居民用电负荷逐年升高。而城市居民住宅普遍存在配变长期处于轻载，报大用小情况。配变负载率偏低可以导致配变输出单位容量年损耗值急剧增加，因此有必要从节能的角度出发，论述提高城市居民住宅配变负载率的必要性。

1　配变负载率与年电能损耗

1.1 配变损耗与经济负载率

配变空载损耗：由于空载电流和变压器一次绕组电阻都比较小，所以空载电流在变压器一次绕组电阻中的损耗可以忽略不计。因此，变压器的空载损耗可以近似认为等于铁损。当电源电压和频率一定时，铁损是个定值，与负载的大小和性质无关。

配变负载损耗：当变压器带负载运行时，其一、二次绕组流过电流所产生的损耗称为负载损耗，又称为铜损。变压器的短路损耗可认为就是铜损。变压器的铜损与负载的大小和性质有关，负载损耗与负载率的平方成正比。

配变经济负载率：当变压器运行在某一负载率时负载损耗和空载损耗相等，变压器的效率最高，该负载率常常称之为经济负载率。配电变压器在实际运行中，负载曲线是随时间变化的，不可能总在效率最高点运行，同时和负载的性质等因素有关，因此从节能角度考虑有必要从年电能损耗着手进一步研究探讨配电变压器的负载率问题。

1.2 配变年电能损耗与最佳负载率

配变年电能损耗：等于配电变压器年有功电能损耗及无功电能损耗在电力系统引起的有功电能损耗之和。

1.3 居民住宅配变负载率分析

城市居民住宅目前普遍采用环氧树脂浇注干式电力变压器SCB10型号配变，其配变输出单位容量年有功电能损耗（kWh/ kVA）曲线图如图一所示。根据上述计算结果分析，可以得出以下结论：

1.在无功功率经济当量，及最大负载年损耗小时数值确定下，变压器输出单位容量年有功电能损耗值与负载率有关。配变最佳负载率一般出现在50%～70%之间。

2.在最佳负载率前后的一定负载率范围内，变压器输出单位容量年有功电能损耗比较低。其损耗在比最佳负载率值多损耗15%以内的负载率范围可以认为都属变压器的经济运行区。

3.配电变压器在负载率很低时 （如在30%及以下），输出单位容量年电能损耗急剧上升， 因此应当“禁止大马拉小车”。提高配变运行的负载率，让配变运行在经济运行区内，是减少配变 输出单位容量年有功电能损耗值有效手段。

2　城市居民住宅配变负载率分析

2.1 城市居民住宅配变概况

根据龙华新区辖区内居民住宅配电变压器负载率统计情况，城市居民住宅公用配变在用电高峰期间普遍处于最高负载率偏低的情况，配变负载率小于50%占总数为82%；负载率小于30%占总数为41%。综合考虑到统计数据范围为用电高峰期间，且配变不能长期处于最高负载率状态，城市居民住宅配变实际负载率更低。

2.2 配变负载率过低的主要原因

通过城市居民住宅配电变压器实际情况分析，造成变压器负载率过低的原因主要有三点：

1.配变报装容量过大。配变报装容量过大是城市居民住宅配变负载率过低的主要原因之一，居民住宅用电负荷计算，以往一般采用负荷密度法和单位指标法。按照上述两种方法因未考虑设备同时率与负载率，从而配置的变压器容量往往过大，是城市居民住宅配变负载率过低的主要原因。配变容量设置过大，导致配变负载率过低，不仅浪费电网建设资金，而且增加变压器年有功损耗，不利于配变经济运行，造成电能的浪费。

2.配变投运时间与用电负荷需求不一致。配变投运时间与用电负荷需求不一致是导致配变负载率过低的主要原因之二。城市居民住宅配变往往由房地产开发公司向供电部门申请业扩报装，一次投资建设完成，但是，居民住宅用电负荷完全释放周期需要1～5年。

3.配变运行方式不合理。配变运行方式不合理是导致配变负载率过低的主要原因之三。城市居民住宅入伙时间超过5年以上，可以认为用电负荷需求已完全释放，配变最大负荷趋于稳定值。配变原有容量配置过大，而用电负荷仍分配至多台配变进行供电，配变运行方式没有根据实际用电负荷情况进行调整，是导致配变运行时间超过5年而负载率过低的主要因素。

3　提高配变负载率应采取的措施

3.1 配变报装容量合理化分析

居民用电负荷计算采取负荷密度法和单位指标法因未考虑设备同时率与负载率，导致配置的变压器容量往往过大。因此，在城市居民住宅报装用电环节应采用需要系数法进行容量核算。需要系数与居民住宅总户数有关，户数越少则需要系数越大，户数越多则需要系数应相应递减，但最少不得小于0.5。采取需要系统法计算的居民住宅配变容量，算法中考虑了用电设备同时率与居民住宅用电设备平均负荷率因素，相对于负荷密度法和单位指标法较为科学，可以避免居民住宅配变容量配置过大的问题。

3.2 配变投运时序合理化分析

配变投运时间需与用电负荷需求尽量保持一致。原则上，配变报装容量小于6000kVA的居民住宅分两年进行投运，第一年为总容量的60%，第二年为总容量的100%；配变报装容量超过6000kVA的居民住宅分三年进行投运，第一年为总容量的30%，第二年为总容量的80%，第三年为总容量的100%。配变在投运前需经过供电部门进行用电负荷确认，在保障居民用电安全可靠的前提下，避免配变提前投运导致运行负载率过低。

图一：SCB10配变输出单位容量年有功电能损耗（kWh/kVA）曲线图

3.3 配变运行方式合理化分析

根据配变最佳负载率公式，单台独立运行的配变应采取提高功率因数，合理利用用电谷底期电能，增加最大负载年损耗小时数，尽量使配变处于经济运行区内，减少配变年有功电能损耗；通过低压配电柜联络单元互为备用的配变，可以将用电负荷调整为单台配变进行供电，另外一台配变作为备用，采取“一供一备”的运行方式，减少在运配变台数，从而提高配变负载率。

4　节能效益性分析

居民住宅配变在正常运行情况下，不考虑变压器参数、运行时间及运行环境等因数，变压器输出单位容量年有功电能损耗值与负载率有关。配电变压器在负载率很低时（如在30%及以下），在输出同等用电负荷的情况下，年电能损耗会急剧增加。年电能损耗急剧增加，不仅影响台区线损，而且增加运行成本，因此，可以通过分析不同负载率下配变年电能损耗值，进行节能效益性分析。

5　小结

针对城市居民住宅进行分类细化研究，不断完善配变容量报装、投运时限与运行方式的研究，制定可行的城市居民住宅配变管理办法，采取以上提高配变负载率的措施，降低配变运行过程中的电能损耗，通过可以节约的电能损耗减少用户电费支出将更为可观。

参考文献

[1] 郭宝娅.降低配变运行损耗的技术和管理措施[J].云南电业,2015(01).

[2] 郭小保.降低配变损耗的方法[J]. 云南电力技术,2011(01) .

Research on energy saving and consumption reduction of urban residential light load distribution transformer

Zhu Zhijie
（Shenzhen Power Supply Bureau Co., Ltd. Shenzhen Guangdong，518000）

Abstract：This paper mainly with variable load rate and annual electric energy loss relations as the foundation,through the analysis of Shenzhen Longhua District Urban Residential with variable load rate of to lead to distribution transformer load rate is too low,proposed to increase the distribution transformer load rate should take measures, finally change with load ratio and energy conservation point of view, discuss how to improve urban residential with variable load rate of necessity.

Keywords：variable load ratio；annual power consumption；optimal load rate；economic operation zone