下载文档原格式
S13—M.ZT—160（50）～630（200）/10系列智能型有载调容变压器技术经济分析0 概述众所周知，农村电网负荷的大小是随季节的变化而变化的。
农忙时负荷大，农闲时负荷小。
这就给农村电网配电变压器的选型带来困难。
容量选大了，在农闲时，会出现“大马拉小车”现象，容量选小了，在农忙时，因负荷过大从而引发变压器烧毁事故。
广东清远地区农村在2012年就出现过春节期间务工人员陆续返乡，因负荷陡增而导致很多变压器烧毁事故发生，给当地农村造成很大的经济损失。
现有的配电变压器，包括箱式变电站、美式箱变等都是一种固定容量变压器模式，变压器的额定容量均按用户单位最大负荷情况来配制，而实际用电负荷长期达不到负荷状态。
电力部门一直想使用一种变压器的容量随用电量大小不同而随之匹配的变压器，即在满足用电需求的前提下最大限度降低变压器容量以达到减少变压器空载损耗和降低网络无功电流的目的。
为了能改变变压器容量问题，国内在农村电网曾大力推广过无励磁调容变压器，其原理是在变压器断电的情况下，通过调整改变变压器内部联结组的方式，从而改变变压器的容量，可实现容量3：1或2：1的变化。
无励磁调容存在的问题是不能适时改变变压器容量，电网质量提高也不允许常停电进行操作，且常因变压器处于低容量时负荷突然变大，造成变压器烧损。
之所以采用无励磁调容技术是因为始终不能解决调容开关带电转换的难题。
广东广特电气有限公司通过多年探索，开发出S13-M.ZT系列节能智能型有载调容变压器。
该系列变压器具有大小两个容量，根据实际负荷大小通过智能型有载调容开关自动调节运行容量，适用于季节性负荷变化幅度比较大的农村电网，以及一些昼夜负荷变化显著的用电场所，负荷较轻或接近空载时由大容量调为小容量运行可大幅度降低空载损耗。
1 技术参数与结构特点1.1 技术参数见表1表1 S13-M.ZT-160（50）～630（200）/10系列有载调容变压器技术参数表1.2 结构特点1.2.1 铁心铁心采用纵横七步进叠片结构，这样能较好地降低气隙相邻电工钢片磁密，减少磁力线横穿越气隙的次数，从而改善传统接缝铁心在接缝处的磁性能，起到节约能源，提高供电质量，减轻噪声环境污染和增加材料利用率的作用。
Science &Technology Vision 科技视界容量变压器初始费用/元使用年限(年)贴现率(%)购电成本(元/kWh kVA S13-M.ZTS13S13-M.ZT S1316027450249502080.630.6320033150301402080.630.6325036800334002080.630.6331543600396402080.630.6340052700479302080.630.6350062350566802080.630.6363075500686802080.630.630概述众所周知,农村电网负荷的大小是随季节的变化而变化的。
农忙时负荷大,农闲时负荷小。
这就给农村电网配电变压器的选型带来困难。
容量选大了,在农闲时,会出现“大马拉小车”现象,容量选小了,在农忙时,因负荷过大从而引发变压器烧毁事故。
广东清远地区农村在2012年就出现过春节期间务工人员陆续返乡,因负荷陡增而导致很多变压器烧毁事故发生,给当地农村造成很大的经济损失。
现有的配电变压器,包括箱式变电站、美式箱变等都是一种固定容量变压器模式,变压器的额定容量均按用户单位最大负荷情况来配制,而实际用电负荷长期达不到负荷状态。
电力部门一直想使用一种变压器的容量随用电量大小不同而随之匹配的变压器,即在满足用电需求的前提下最大限度降低变压器容量以达到减少变压器空载损耗和降低网络无功电流的目的。
为了能改变变压器容量问题,国内在农村电网曾大力推广过无励磁调容变压器,其原理是在变压器断电的情况下,通过调整改变变压器内部联结组的方式,从而改变变压器的容量,可实现容量3:1或2:1的变化。
无励磁调容存在的问题是不能适时改变变压器容量,电网质量提高也不允许常停电进行操作,且常因变压器处于低容量时负荷突然变大,造成变压器烧损。
之所以采用无励磁调容技术是因为始终不能解决调容开关带电转换的难题。
广东广特电气有限公司通过多年探索,开发出S13-M.ZT 系列节能智能型有载调容变压器。
调容变压器在贵州电网的应用前景分析【摘要】电力系统的节能降损是建设节约型社会的重要组成部分，尤其是配电系统量大面广，其节能降损问题既关系千家万户的优质用电，又是直接影响供电企业经济效益的重要因素之一。
在农村电网中，农闲时配电变压器白天接近处于空载运行状态，导致了配电变压器空载损耗约占整个10kV配电损耗的40%左右。
因此，降低配电变压器空载损耗对降低10kV配电损耗具有十分重要的作用。
调容变压器可具有大小两个容量，根据实际负荷大小调节运行容量，适用于季节性负荷变化幅度比较大的农村电网，以及一些昼夜负荷变化显著的城市商业区、开发区、工业区等配电台区，负荷较轻或接近空载时由大容量调为小容量运行可大幅度降低空载损耗。
【关键词】调容变压器;大马拉小车引言在农网中普遍存在一个村庄使用一台配电变压器的现象，每到农副产品加工季节，农户会集中用电，在这种状况下，用电高峰季时负荷和用电淡季时负荷相差很大。
在负荷高峰期，变压器的负载率可以达到90%～150%，主要以灌溉、农业生产用电、农副产品加工为主，在负荷低谷时期，平均负载率不到30%，主要以照明用电为主。
因此形成了用电高峰时变压器过载运行现象严重，而在用电淡季时出现了“大马拉小车”现象，造成变压器空载损耗严重。
上述情况给选择配电变压器容量带来了困难，如果按最大负荷选择，变压器运行不经济;如果按最小负荷选择，变压器将在严重过负荷状况下运行，出现设备烧毁的现象，很不安全。
为改善上述用电不合理现象，提升10kV配电变压器供电能力，本文考虑引入调容变压器和子母变压器新型供电模式，以解决因负荷季节性变化导致的问题。
图1 调容变压器实景图1.调容变压器的工作原理调容变压器是一种具有大、小两个容量等级，并可根据负荷大小进行调节的变压器，其原理主要是高低压绕组随调容开关而变化。
高压绕组：采用了两种联结组别，大容量时为Dyn11，而小容量时为Yyn0。
如果将变压器由大容量调为小容量，高压绕组联结方式由D结改变为Y结，高压绕组在大小容量时匝数保持不变，仅改变其联结方式。
有载调容调压智能变压器在配电网的应用作者：王云飞赵自辉来源：《科技创新与应用》2013年第25期摘要：目前农村配电台区存在空载和轻载时间长，空载损耗较高；负荷波动大，负荷高峰时影响变压器运行安全；配电台区保护不可靠，易发生越级跳闸事故；无功补偿效果差；电压合格率低等问题。
针对上述问题，延庆供电公司引入了具备自动调容、自动调压、远程控制、微机保护、级差1kvar精细无功自动补偿、防窃电计量及无线“四遥”功能的新型智能化配电变压器，开展农村配电网智能化建设试点工作并取得了一定的效果。
关键词：农村低压配电网；有载；调容；调压；变压器1 农村配电网存在的问题目前延庆地区的农村配电台区存在如下问题：1.1 空载和轻载时间长，空载损耗较高根据历史数据统计数据，目前延庆地区的农村配电变压器70%-80%以上的时间都处在空载或轻载的状态运行，空载损耗偏高。
1.2 负荷波动大，负荷高峰时影响变压器运行安全配电台区的时段性高峰一般出现在每日早饭时段和晚间娱乐时段。
季节性负荷高峰主要为农灌负荷、夏季制冷负荷和冬季采暖负荷。
而以春节为代表的节假日突增负荷对台区运行的影响也极为重要。
当季节性负荷高峰与时段性负荷高峰叠加时常常会超出变压器额定容量，严重影响变压器运行安全，以春节为代表的假日突增负荷的加入则加剧了这一情况，大大缩短了变压器的使用寿命，甚至导致变压器烧毁。
1.3 配电台区保护不可靠，易发生越级跳闸事故配电台区常规采用跌落式熔断器作为台区的速断保护，低压侧塑壳断路器对用户负荷进行过流和速断的简单保护，而塑壳断路器一般配置额定电流较大，失去了过载保护能力，过载时间过长会导致配变烧毁；而台区或低压负荷故障又因速断保护不可靠常越级跳闸致整条线路大面积停电，甚至导致配变烧毁。
1.4 无功补偿效果差农网配电台区长期小负荷运行，传统补偿装置电容最低级差10～20kvar不能投入，补偿装置利用率极低。
1.5 电压合格率低配网末端用户距变电站较远，为避免出现电压偏低，设备无法正常运行的情况，兼顾末端负荷，需调高变电站出口电压，这就导致线路首端轻载时电压过高，用电设备寿命缩短，而且配变损耗大幅增加。
S11调容变压器推广及发展1 概述长期以来，我国农村电网具有负荷分散、季节性强、平均负荷率低的特点，在农网建设与改造中选用的变压器应符合农网的负荷特点，进一步降低变压器的空载损耗和空载电流，满足当前和今后数年内，新装和更换的配电变压器具有技术先进性和运行可靠性。
而S11调容变压器正是根据农网这一特点设计的变压器，完全可以满足农网的需求。
2 设计思想调容变压器是一种具有大小两个容量，并可根据负荷大小进行调整的配电变压器。
其基本设计思想是：变压器三相高压绕组在大容量时接成三角形(D)，小容量为星形(Y)。
每相低压绕组由三部分组成：一是少数线匝部分(Ⅰ段)，另外的多数线匝的线段由两组导线并绕而成两部分(Ⅱ，Ⅲ段)。
大容量时Ⅱ、Ⅲ段并联再与Ⅰ段串联，小容量时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段全部串联。
由大容量调为小容量时，低压绕组匝数增加，同时高压绕组变为Y接法而相电压降低，且匝数增加与电压降低的倍数相当，可以保证输出电压不变。
高压绕组联结方式的改变，低压绕组并、串联的转换以及各分接部分的调整均由特制的无励磁调容开关完成。
同时，大容量调为小容量时，由于低压匝数的增加，铁心磁通密度大幅度降低，而使硅钢片单位损耗变小，空载损耗和空载电流也就降低了，达到降损节能的目的。
3 结构特点(1)铁心：为满足用户的不同要求，铁心结构有两种：一是卷铁心结构，它是将硅钢片带料，加工卷制成封闭形铁心；二是叠积式的铁心结构，采用优质取向冷轧硅钢片，阶梯形三级全斜带尖角接缝，不冲孔，改善了磁路结构。
两种结构均可保证与同规格S9产品相比，空载损耗降低30%，空载电流下降70%。
(2)绕组：绕组均采用圆筒式结构，冲击电压分布好，油道散热效率高。
采用卷铁心结构时高低压绕组直接绕制在铁心柱上，在线圈绕制方法上，要采取一些特殊技术措施。
(3)器身：适当调整器身有关主绝缘距离，沿线圈圆周的轴向支撑，均用层压纸板或层压木做成的绝缘块，保证受热基本不收缩，实现有效压紧。
免维护有载调压配变在配网中的发展和应用
随着能源需求的增加和能源结构的调整，传统能源供应方式再次受到关注。
在这些要求下，配电网络也应该适应新的能源供给结构。
因此，免维护有载调压配变在配电网中的发展和应用显得十分重要。
根据“十三五”能源发展规划，到2020年，可再生能源占到全社会终端能源消费的比重应达到15%以上，非化石能源占比应达到电力总装机容量的15%以上。
随着非化石能源的大规模运用，分布式电源的接入量，特别是光伏发电和风电的比例将不断增加。
由于分布式电源的接入，配电网的复杂性也不断增加。
因此，传统的变压器的调节模式难以适应目前的能源配供模式。
为了解决这些问题，免维护有载调压配变被广泛的应用于配电网络中。
与传统变压器相比，免维护有载调压配变优势明显。
其最大的优点是它可以根据网络的实际负载情况自动调节输出电压，降低负载中的电压波动和失调，减少线路损耗。
同时，它还可以保证电网的稳定性和可靠性，并延长变压器的寿命。
这些优点使它成为分布式电源集成的重要环节。
在事实上，免维护有载调压配变已经在电网中得到广泛应用，特别是在能源结构调整中。
例如，在西藏松赞林寺的微网系统中，免维护有载调压配变成功应用于谷电电流、电压、滤波器调节等方面。
通过对微网运行的量测和分析，显示出免维护有载调压配变的精密匹配和控制技术，保证了电网的动态稳定。
总之，随着新能源和非化石能源的逐渐普及，免维护有载调压配变将在配电网络中发挥越来越重要的作用。
它将不仅可以降低发电成本，还将有效解决配电网中调节模式的问题，为能源结构调整提供重要支持。
有载调容调压变压器的研发有载调容调压变压器的研发：有载调容调压变压器研发需达到的功能：1、可通过监测变压器低压侧的电压、电流来判断当前负荷情况，并可根据整定值实现在带电状态下，完成变压器大、小容量间的自动转换以及变压器输出电压的调整，从而降低变压器在小负荷运行条件下的自身电能损耗。
2、还须兼具过流、短路保护，无功补偿等功能，并可扩展GPRS无线“四遥”与配电监测等功能。
3、适用于诸如商业区、工业区、农村电网等负荷波动较大的配电网络。
4、《国家电网公司重点推广新技术目录(2019版)》要求，2019-2019年新增配电变压器中，有载调容调压变压器不低于15%。
智能电网建设可分为六大环节，依次为发电、输电、变电、配电、用电以及电网调度。
国家电网公司《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》指出自2019年开始至2020年，我国“坚强智能电网”将分为三个阶段发展，从初期的规划试点阶段到“十二五”期间的全面建设阶段，“十三五”时期的引领提升阶段，智能电网建设总投资规模约4万亿元。
2019-2019年为规划的全面建设阶段，此阶段投资约2万亿元，2019-2020年智能电网基本建成阶段的投资1.7万亿元。
国家对智能电网建设投资的提速也引起了VC/PE资本对智能电网相关企业的关注，根据业内投资机构统计显示，2019-2019年，有9家智能电网相关企业获得了VC/PE投资，累计融资金额近1亿元，具体细分领域包括智能变电站、配电自动化及智能电表等方向。
按照国家电网公司出台的《统一坚强智能电网配电环节实施报告》，预计2019-2020年间，在配电环节将投资13000亿元。
结合对南方电网的投资估算，两家电网公司在智能配电网投资约为16300亿元。
同时，国家正在实施实施新一轮农村电网改造升级工程，而农网改造主要是配用电设施建设，这将为配电自动化系统建设带来更大的发展空间。
未来十年，智能电网将进入全面建设阶段，新能源并网、柔性输电技术、智能变电站、配电自动化、智能电表以及智能调度系统等智能电网各环节的投资机会开始逐步显现。
电力系统2019.1 电力系统装备丨101Electric System2019年第1期2019 No.1电力系统装备Electric Power System Equipment 经过多年的改革开放，农村人口流动趋势渐趋固化，即春节和农忙时期人员回流，其他时间则以外出打工为主。
这使得农网负荷的季节性落差非常明显，给配变布点和定容带来一定困难：若布设过多，必然造成大部分时间下的轻载或空载，使电力建设呈现极大浪费；若布设不足，则难以应对短期但重要的负荷需求。
另外，由于农村的广域性，农网自动化水平不可能达到较高程度，进行农网有效运维需要的人力成本较城市网显著提升，这是影响在农网地区推行“多供电、供好电”战略的关键瓶颈。
1 有载调容调压变压器技术分析1.1 调容原理关于调容工作的接线示意见图1[1]。
a b 图1 执行调容的接线示意图1a 所示，Dyn11为大容量联接组别；图1b 所示，Yyn0为小容量联接组别。
1.2 调容点计算有载调容调压变压器进行容量自主调节的前提是调容点的精准确立[2]。
首先研究配变运行损耗与额定容量的关系。
图2所示为运行损耗所涉及的内容。
其中（a ）、（c ）项仅与容量呈正相关，与负荷电流无关；（b ）、（d ）项则与负荷电流平方呈正相关。
这样就可得到不同容量级别在不同负载下的综合损耗示意，如图3所示。
其次进行最佳调容点计算。
根据文献[2]，不同变压器的三类经济运行方式（有功/无功/综合功率）的临界负载依次为式（1）、式（2）、式（3）所示。
图2 变压器运行损耗的细项䉌㢤图3 不同容量变压器综合损耗与负载关系示意2200ND KD NX KX XD D X LP S P S P P P S −−=−（1）2200ND KD NX KX X D D X LQ S Q S Q Q Q S −−=−（2）2200NDKZD NX KZX ZX ZD D X LZ S P S P P P S −−=−（3）式（1）~（3）中，P 0D 、P KD 、S ND 、Q 0D 、Q KD 、P 0ZD 、P KZD 分别为大容量运行方式下的空载损耗、负载损耗、变压器额定容量、铁心激磁无功、额定负载线圈漏磁无功、空载综合损耗、负载综合损耗。
将下标中的D 换为X ，所对应的［摘 要］有载调容调压配变通过内部线圈结构的自主变化，达成变压器容量与低压出口电压对负载的自适应，对于解决农网台区运行损耗高、电压质量低下等问题有着天然契合性。
本文分别从技术层面和经济层面对有载调容调压配变项目进行先进性、可行性分析，并就应用形式作探讨。
［关键词］有载调容调压；技术经济分析；农村配电网；应用［中图分类号］TM423 ［文献标志码］B ［文章编号］1001–523X （2019）01–0101–02Technical and Economic Analysis of Loaded Transducing Transformerand Its Application in Rural Distribution NetworkWen Zhi-lin［Abstract ］The self-adaptive change of the internal coil structure is achieved by the on-load adjustment and voltage regulation. The transformer capacity and the low-voltage outlet voltage are adaptive to the load. It has a natural fit for solving the problems of high operating loss and low voltage quality in the agricultural network. From the technical level and the economic level, we will carry out the advanced and feasibility analysis of the load-to-load pressure regulating and distribution project, and discuss the application form. ［Keywords ］on-load volume regulation; technical and economic analysis; rural distribution network; application 有载调容调压变压器的技术经济分析及其在农村配电网的应用研究文志林（云南电网有限责任公司丽江供电局，云南丽江 674100）电力系统102丨电力系统装备 2019.1Electric System2019年第1期2019 No.1电力系统装备Electric Power System Equipment就是小容量下的相应项目。
以上各种损耗项目的计算见式（4）~（7）。
式中，K Q 是无功经济当量（取0.1），K P 是负荷波动系数（取0.2）。
0000P K Q K P P P Q Z ++= （4） K P K Q K Z P K Q K P P ++=K （5） 100/%00N S I Q ⋅=（6）100/%N K K S U Q ⋅= （7）因此，为使最佳调容点趋向精确，应以变压器性能参数实测值为基准进行各类临界负载计算，从而使配变运行达到最大经济性。
另外，统筹安全稳定运行的需要，一般设置升容、降容门限值[3]，前者为最佳调容点的1.1倍，后者为最佳调容点的0.9倍。
2 有载调容调压变压器经济分析2.1 关于节电量根据GB/T 13462-2008《电力变压器经济运行》和DL/T 985-2012《配电变压器能效技术经济评价导则》要求，应用调容变压器后的年节约电量计算应包括两部分，即小容量运行期间节电量与大容量运行期间节电量之和[3]，详见式（8）。
Δ（ΔE ）=i212i ′′′i 2i 2·)))(·)(·()((T S S K P S S K P P P K i N i T KZ N T kz OZi OZ u i ∑=−+− （8）式（8）中，Δ（ΔE ）是调容变压器改造节约电量，K U i 为表征空载损耗受电压影响的系数，P 0Z 和P′0Z 分别为调容调压变压器应用前后的综合空载损耗，P KZ 和P′KZ 分别为应用前后的综合负载损耗，K T 表征负载波动程度，S 是视在功率（平均），S N 是配变额定容量，T 是运行时间统计，i 取值1和2分别对应大、小两种容量状态。
2.2 关于投资回报据统计，当前运行的配变中S9系列占相当大的比例。
该型号配变服役时间一般在10年以上，设备残值基本大于账面净值，进行升级改造符合经济原则[5]。
依据“2.1”中计算结果，以1台S11型630（200）kV A 配变替换1台S9-315 kV A 配变，年节约1.08万元（按电价0.6元/kWh 估算），而新设备的价格不到9万，这样差不多8年就可收回投资。
若以配变服役20年计算，服役期内可增加投资价值的150%。
3 有载调容量变压器技术在农村配电网应用研究3.1 生活用电量以某省2007—2017年生活用电量平均每年增长率约为9.13%，其中2010年后每年增长率为6.46%左右，而近年来生活用电的需求量增速放缓，自2013年至今，每年平均增长率仅为5.01%。
2007—2017年某省的生活用电详见表1。
表1 某省生活用电量情况年度生活用电量年度生活用电量2007211.052013388.422008239.272014413.622009262.622015458.242010294.512016474.302011322.802017503.612012367.61虽然全省的生活用电量增速放缓，但是农村生活用电量增长空间较大，主要原因在于随着经济的发展，农村居民用电负荷种类日趋丰富，有研究对未来10年间的农村配电网用电量增长进行预估，每年的平均增速在6.0%左右。
3.2 农村配电网日负荷农村配电网居民客户昼夜时段性差异致使台变负荷波动较大。
截取2016年4月某4天的负荷波形，详见图4。
140120100806040200负荷/k V A第2天第3天第4天第1天图4 日负荷曲线由图4可以看出，最大负荷为135 kV A ，最小为10 kV A ，变压器容量为315 kV A ，但依然是额定容量的一半，一般仅在节假日用电高峰有过载情况。
3.3 更换有载调容调压变项目分析3.3.1 项目节能量的计算与验证针对农村配电网已经运行＞10年的变压进行分析，发现变压器大多数存在高负载运行的情况，依据现场调研的结果显示，每年平均负载率为50%。
使用有载调容调压变改造后，将S9-315负载率低的变压器变为S11-630，最佳调容点为125 kV A ，降容门限和升容门限分别为112.5 kV A 和137.5 kV A ， 依据式（8）计算的年节约电量，结果总节约电量为17538 kW ·h ，详见表2。
表2 抽样台区年节电量时区年节约量（kW ·h ）13151758.3200793.6964.723151671.02001106.7564.333154370.66302864.31505.7431523921.56309418.214503.33.3.2 更换有载调压调容变压器的投资回报测算抽样区变压器更换前均为S9-315，更换后为S11-630（200 kV A ），设备的价格在8.5万元左右，改造后每年节约电量约为1.75万kW ·h 。
若依据电单价0.6元计算，则每年节约电量收益约为1.05万元，更换后8年内便可收回投资成本。
4 结语有载调容调压配变可根据负载多寡、台区电压水平自动执行容量切换和出口电压适应，支持无线“四遥”及精细化无功控制等功能扩展，对于快速解决农村配电网存在的网络损耗大、电压质量不高、运维效率低下等问题有着天然的契合性，并且投资回报周期短，可在试点应用的基础上做科学总结，最终实现大面积的推广应用。
参考文献[1] 韩筛根，郭献清，汤茜，等.有载调容变压器的有理及成本分析[J].电气技术，2012，31（24）：66-72.[2] 王建元，赵新，张丽娣，等.10 kV 配电变压器经济运行方式的可行性及经济性分析[J].水电能源科学，2012，30（5）：164-166.[3] 汪波，魏则运，兰静波，等.有载调容调压变压器在供电线路上的应用[J].电子技术与软件工程，2017，29（19）：131-133.[4] 王云飞，赵自辉.有载调容调压科能变压器在配电网的应用[J].科技创新与应用，2013，32（25）：196-202.[5] 刘金忠，魏彩霞，孙业荣，等.农网配电台区有载调容调压变压器技术经济分析[J].山东电力技术，2016，43（229）：20-24.。
