负荷增长曲线法分析论文

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摘要：由于农村用电负荷往往偏小，因此变压器容量的选择至关重要。容量选择小了，不能满足负荷增长的要求；容量选择大了，变压器空载损耗大，起不到降低损耗、同网同价的要求。本文主要介绍用负荷增长曲线法来选择变压器的容量。

关键词：用电负荷变压器容量负荷增长曲线法

1、前言

农网35kV变电所多为农网改造的终端变，其供电范围为1～3个乡，改造前主要由10kV线路从县中心变送电，不仅供电半径大、电压低、电能损耗大，而且不能满足供电的可靠性和负荷发展的需要。因此兴建35kV变电所成为农网改造的重要内容。由于农村用电负荷往往偏小，因此变压器容量的选择至关重要。容量选择小了，不能满足负荷增长的要求；容量选择大了，变压器空载损耗大，起不到降低损耗、同网同价的要求。本文主要介绍用负荷增长曲线法来选择变压器的容量。

2、负荷预测

做好负荷预测是正确选择变压器容量的前提，主要有以下几个方面：

(1)了解当前实际的用电负荷：

首先确定新建35kV变电所的供电范围，从县电力公司了解供电范围内近几年的供用电情况。其主要数据资料有：年用电量(kW·h)、年最大负荷(kW)、年用电增长率(%)。由于农村用电环境的制约(供电质量差、电费高等)，实际发生的用电负荷小于实际用电需求。

(2)了解乡镇近期、远期经济发展规划：

对有些有特色资源、特色产业的乡镇，应多考虑用电对山区开发所造成的瓶颈，应考虑潜在的用电负荷的增长。了解乡镇近期、远期经济发展规划，满足负荷正常发展的要求，是考虑变压器容量的重要依据。

(3)考虑同网同价后农村用电正常负荷的需求：

由于众所周知的原因，农民用电难，严重制约了农民用电的积极性，因此同网同价后，农民对用电的需求将会有较大的增长：一是家电普及；二是农村加工用电。

3、用负荷增长曲线法来选择农网35kV变电所的变压器容量

(1)绘制最大负荷增长曲线：

根据负荷预测可确定两个重要数据，第一个重要数据是变压器投运时的年最大负荷(kW)，假定为P0。第二个重要数据是变压器投运后每年的年用电增长率(%)，假定为X%，并假定每年用电增长率相同，则年最大用电负荷增长的公式为：

Pn=Po(1+X%)nkW

式中Pn--变压器投运后第n年的年用电最大负荷kW

n--变压器投运后第n年，n=0～20年

采用取点法可以绘制出最大负荷增长曲线。

考虑功率因数为cosφ，则：

Sn=Pn/cosφ=Po(1+X%)n/cosφkVA

现举例来绘制一个负荷增长曲线：

取Po=800kW,X=7,cosφ=0.8，则：

Sn=800×(1+7%)n/0.8=1000(1+7%)nkVA

通过取点法绘出最大负荷增长曲线，见图1。

(2)绘制平均负荷增长曲线：

根据年用电量或负荷率，我们可以确定年平均用电负荷(kW)，设为Pe。假定负荷率为K，平均负荷年增长率仍为X%，则平均负荷增长曲线的公式为：

Pe=K·Pn=K·Po(1+X%)nkW

Se=Pe/cosφ=K·Po(1+X%)n/cosφ=K·SnkVA

由于农村负荷率一般不高，我们取K=0.5，则上例中平均负荷增长曲线公式为：

Se=0.5×1000(1+7%)n=500(1+7%)nkVA

同样用取点法绘出平均负荷增长曲线，见图1。

(3)绘制变压器各级额定容量于图中：

选取变压器容量分别为Sn=1600kVA,2000kVA,2500kVA,3150kVA,4000kVA，将变压器额定容量绘制于图1中。

(4)绘制变压器最大过负荷容量：

考虑农村日负荷曲线中，最大用电负荷时间一般不超过2h，因此我们可以将变压器事故允许过负荷的允许时间，为120min时的过负荷倍数1.3倍，作为变压器本身正常情况下最大过负荷能力。则将变压器最大过负荷容量Smax=2080kVA,2600kVA,3250kVA,4095kVA,5200kVA分别绘制于图1中。

(5)方案技术比较确定变压器的容量：

①变压器额定容量满足平均负荷增长的需求：

从图1中我们可以看出：Sn=1600kVA＜Semax=1935kVA,不满足要求，此方案取消。

②变压器最大过负荷容量满足最大负荷增长的需求：

从图1中，变压器最大过负荷容量，与最大负荷增长曲线的交点的横坐标，就是最大负荷增长，达到变压器最大过负荷能力时的年限，其结果列表如下：

表1

变压器额定容量(KVA)2000250031504000

变压器最大过负荷容量(KVA)2600325040955200

最大负荷增长到达变压器最大过负荷容量时的年限(年)14.117.4＞20＞20

满足最大负荷增长的需求不能满足基本满足完全满足完全满足

从结果分析：Sn=4000KVA，容量太大，此方案取消。

(6)方案经济性比较确定变压器的容量：

经过技术比较，我们初步选取Sn=2000kVA,Sn=2500kVA,Sn=3150kVA进行经济性比较。

①空载损耗：其参数分别为2.9kW、3.4kW、4.0kW。假设变压器正常运行20年，每年运行8760小时，并假定每kW·h平均成本为0.35元，则最大空载损耗分别为：

SZ9－2000/35：

20×8760×2.9×0.35=17.78万元

SZ9－2500/35：

20×8760×3.4×0.35=20.85万元

SZ9－3150/35：

20×8760×4.0×0.35=24.53万元

②设备费：由变压器厂提供价格资料，结果见表2。

③最大负荷超过变压器最大过负荷容量，而少供电的损失：假定全年最大负荷运行时间分别为：3个月、2个月、1个月，并假定变压器正常运行20年。按供1kW·h电量的利润为0.05元计算，则少供电而少得利润分别为：

SZ9-2000/35：

同样2个月为：20.35万元，1个月为：10.18万元。

SZ9-2000/35：

同样2个月为：4.53万元，1个月为：2.27万元。

④综合费：综合费=空载损耗+设备费+少供电损失，此指标越小的经济性越好，见表2。

(7)综合比较，最后选择变压器容量：

将技术比较、经济性比较的结果列表3如下：

从结果分析，我们选择SZ9-2500/35型变压器最好。

4、结论

通过负荷增长曲线法，从图中我们可以非常直观地判断出变压器的合适容量。经技术经济分析，即满足负荷增长的需求，又满足经济性要求。因此这是一种非常直观、实用的选择农网35kV变电所变压器容量的方法。