朱毅

(福建水利电力职业技术学院，福建 永安 366000)

变配电所负载侧有备用电源的经济运行分析

朱毅

(福建水利电力职业技术学院，福建 永安 366000)

变配电所为有备用电源的负载供电时，从节电降低损耗的角度来讲，应根据变配电所及其供电线路和供电负载在可选择的运行方式中优选损耗小的经济运行方式。何种情况下可选用备用电源供电，不仅与负载的大小有关，还与变配电所的变压器技术特性参数、电力线路技术参数密切相关，通过定量计算变压器经济运行的临界负载，就能得出正确的判定。

变配电所;变压器;经济运行;临界负载;功率损耗

0 引言

图1 变压器负载侧有备用电源接线图

文章所分析的变配电所及其配电线路的经济运行，是根据变配电所及其配电线路和供电负载在可选择的运行方式中优选损耗小的变配电所及其配电线路运行方式［1］。如变电所A(由一台或几台变压器并列组成)向负载SA供电，变压器B(备用电源)向负载SB供电，在它们的负载侧有线路a相连接，如图1所示。即SB负载除可由变压器B供电以外，还可通过线路a由备用电源变电所A向其供电，此时存在两种运行方式:一是由变压器B向负载SB供电，线路a断开;二是变压器B停运，变配电所A通过线路a向SB供电。在这两种运行方式中，当SB为一固定值时，两种运行方式所产生的损耗不同，当SA与SB值发生变化时，两种运行方式的损耗值也随之发生变化，把永远选择损耗小的运行方式称为变电所及其配电线路经济运行方式。文章通过对负载分别由两个变电所供电时的有功功率、无功功率和综合功率经济运行的临界负载的定量分析，来判定应采取哪一种经济运行方式。

1 经济运行临界负载分析

1.1 有功功率经济运行的临界负载

若停运变压器B，负载SB由变电所A通过线路a向其供电，此时由负载SB引起变电所A及线路a增加的有功功率损耗ΔPAa(kW)的计算式［3］为:

设线路a断开，负载SB由变压器B供电，此时变压器B的有功功率损耗ΔPB(kW)的计算式［2］为:

令ΔPB=ΔPAa，对式(1)和式(2)联立求解。以SA为自变量，求SB的有功功率临界负载SLPB(kW)和以SB为自变量，求SA的有功功率临界负载SLPA(kW)。

图2 有功临界负载曲线

1.2 无功功率经济运行的临界负载

设线路a断开，负载SB由变压器B供电，此时在变压器B的无功功率损耗ΔQB(kvar)的计算式为:

变压器B停运，负载SB由变压器A通过线路a向其供电，此时由负载SB引起变配电所A通过线路a增加的无功功率消耗ΔQAa(kvar)的计算式为:

令ΔQB=ΔQAa，对式(6)和式(7)联立求解。以 SB为自变量，求出SA的有功功率临界负载SLQA(kvar):

1.3 综合功率经济运行的临界负载

与有功功率和无功功率经济运行相同［4－5］，负载SB由变压器B供电和由变电所A通过线路a供电的两种运行方式的综合功率损耗计算式为:

令ΔPZB=ΔPZAa，对式(10)和式(11)联立求解。求出两种运行方式的综合功率临界负载为SLZA(kW)为:

图3 有功临界负载曲线

1.4 经济运行方式的判断

利用式(4)计算出有功功率临界负载SLPA与SA对比，当SLPA＞SA时，工作点处在A区域内，则变配电所A通过线路a向SB供电这种运行方式为经济运行方式;当SLPA＜SA时，工作点处在B区域内，则备用电源变压器B直接向SB供电这种运行方式为经济运行方式;而当SLPA=SA时，两种运行方式产生的损耗相等，工作点处SLPA=f(SB)在曲线上。

对于无功功率经济运行区间和综合功率经济运行区间的划分与判定与有功功率经济运行区间的划分完全相同。

1.5 经济运行方式节点的计算

若在负载SB状态下，变配电所A运行为经济运行方式，则A运行比B运行的有功功率节约ΔΔP(kW)计算式和无功功率节约ΔΔQ(kvar)计算式［6］分别为:

若在负载SB状态下，变压器B运行为经济运行方式，则上两式等号右侧乘以负号即可。根据综合功率的节约ΔΔPZ(kW)计算式［7］:

式中，KP为有功功率经济当量，KQ为无功功率经济当量，KP和KQ是放映变压器有功功率、无功功率损耗的变化与连接系统有功、无功功率损耗直接的联系，两者与变压器在系统中的位置直接相关。

3.系统内普法与社会普法不平衡。各级各部门在落实责任制过程中，存在系统内普法与社会普法不能并重的情况。许多单位积极开展社会普法，紧密结合本部门法律法规颁布实施纪念日、宣传日、纪念周等重要普法节点，组织开展各类有声有色的普法活动，但却忽视对系统内执法人员和工作人员的普法，执法工作人员法律素养不够高，法治意识不够强，开展“谁执法谁普法”的广度与深度不够，实效性欠缺。

有功节电率、无功节电率和综合节电率计算式［8］分别为:

式中，ΔPy为原运行方式的有功功率损耗，ΔQy为原运行方式的无功功率消耗，ΔPZy为原运行方式的综合功率损耗。

2 实例分析

下面通过一个例子来计算分析。如某变配电所有S9型500kVA变压器两台并联运行，变压器技术参数如表1所示，经常负载S甲=510kVA，变电所乙有一台热轧硅钢片变压器运行，额定容量100kVA，经常负载S乙=50kVA，变电所乙有甲变电所的备用电力线路U2N=0.4kV，线路电阻RL=0.018Ω，接线图可参照图1。计算:1)S乙由变电所乙单台100kVA变压器供电和由变电所甲供电，两种运行方式的有功功率临界负载及其曲线。2)变电所乙的100kVA变压器换成非晶态变压器后，两种运行方式的有功功率临界负载及其曲线。3)分别计算两种情况下由甲变电所供电节约的有功功率。

表1 变压器技术参数

首先根据式(4)计算有功临界负载，计算结果如表2所示。

表2 临界负载表

由以上计算结果可知，甲变电所不过载的情况下，变电所乙的负载S乙在0～100kVA范围内都应由变电所甲供电。并可绘制出临界负载曲线，如图4所示。

根据式(4)计算变电所乙的变压器更换为非晶态变压器后的有功功率临界负载，结果如表3所示。

表3 临界负载表(非晶态变压器)

由以上计算结果可知，只要S乙≥50kVA，应由变电所乙供电，而当S甲≥372kVA，也应由变电所乙供电。绘制出临界负载曲线，如图5所示。

图4 有功功率临界负载曲线(1)

图5 有功功率临界负载曲线(2)

用式(4)计算当S乙=50kVA、S甲=510kVA情况下，如乙为热轧硅钢片变压器，甲变电所运行节约有功功率ΔΔP=0.796kW，如乙为非晶态变压器，则甲变电所运行，有功功率节约ΔΔP=－0.249kW (浪费)。

3 结语

综上所述，当负载由包含有备用电源的两个电源供电时，习惯上往往只考虑线路的电阻损耗，选择距离近者供电，实际上应该把变压器的损耗也考虑在内。由本文中的例子优化计算结果可知，从节电降低损耗的角度来讲，在相同负载条件下，变电所乙的变压器技术特性劣(热轧硅钢片变压器)时，应由变电所甲供电;当变电所乙的变压器技术特性优(非晶态)时，应由变电所乙供电。由此可见，在什么情况下可选用备用电源供电，不仅与负载S乙和S甲负载的大小有关，同时与变电所甲和乙的变压器技术特性参数、电力线路技术参数也密切相关，而通过上述定量计算，就能得出正确的判定。

［1］胡景生.变压器经济运行［M］.北京:中国电力出版社，1999.

［2］孙旭东，王善铭.电机学［M］.北京:清华大学出版社，2006.

［3］胡景生.变压器效能与节电技术［M］.北京:中国机械工业出版社，2007.

［4］谢威，谢炎林，王槐智.变压器经济运行综合分析［J］.变压器，2008，41(05):30-33.

［5］陈海涵，郭晓龙，刘明波.变压器经济运行负荷区间的选择［J］.节能，2004，32(4):20-24.

［6］齐义禄.节电降耗技术手册［M］.北京:中国电力出版社，1998.

［7］尹胜兰，陈少华，莫哲，等.配电网经济运行区域的研究与应用［J］.电气应用，2012，38(02):20-23.

［8］楚清河，马建华，聂贞.不同容量双绕组变压器并列经济运行方式的探究［J］.变压器，2011，34(07):66-69.

［责任编辑:王敏］

Analysis on Econom ic Operation of Load Side of Substation Equipped w ith Backup Power

ZHU Yi
(Fujian Vocational College ofWater Conservancy and Electric Power，Yong'an 366000，China)

When a substation supplies power to the load equipped with a backup power，from energy saving perspective，the less power loss economic operation mode is optimized among optional operation modes based on the substation，its line and load.Whether to employ the backup power is not only involved with load，but also closely related to the technical characteristic parameters of transformer in the substation and technical parameters of power lines.Thus，right decision can be made by quantitatively calculating the critical load of economic operation of the transformer.

substation;transformer;economic operation;critical load;power loss

TM714.1

B

1672-9706(2014)03-0024-06

2014-06-10

朱 毅(1964-)，男，福建邵武人，副教授，研究方向:电机与电器。