負荷增長曲線法分析的論文
負荷增長曲線法分析的論文
摘要：由於農村用電負荷往往偏小，因此變壓器容量的選擇至關重要。容量選擇小了，不能滿足負荷增長的要求；容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網同價的要求。本文主要介紹用負荷增長曲線法來選擇變壓器的容量。
關鍵詞：用電負荷變壓器容量負荷增長曲線法
1、前言
農網35kV變電所多為農網改造的終端變，其供電範圍為1～3個鄉，改造前主要由10kV線路從縣中心變送電，不僅供電半徑大、電壓低、電能損耗大，而且不能滿足供電的可靠性和負荷發展的需要。因此興建35kV變電所成為農網改造的重要內容。由於農村用電負荷往往偏小，因此變壓器容量的選擇至關重要。容量選擇小了，不能滿足負荷增長的要求；容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網同價的要求。本文主要介紹用負荷增長曲線法來選擇變壓器的容量。
2、負荷預測
做好負荷預測是正確選擇變壓器容量的前提，主要有以下幾個方面：
(1)瞭解當前實際的用電負荷：
首先確定新建35kV變電所的供電範圍，從縣電力公司瞭解供電範圍內近幾年的供用電情況。其主要資料資料有：年用電量(kW·h)、年最大負荷(kW)、年用電增長率(%)。由於農村用電環境的制約(供電質量差、電費高等)，實際發生的用電負荷小於實際用電需求。
(2)瞭解鄉鎮近期、遠期經濟發展規劃：
對有些有特色資源、特色產業的鄉鎮，應多考慮用電對山區開發所造成的瓶頸，應考慮潛在的用電負荷的增長。瞭解鄉鎮近期、遠期經濟發展規劃，滿足負荷正常發展的要求，是考慮變壓器容量的重要依據。
(3)考慮同網同價後農村用電正常負荷的`需求：
由於眾所周知的原因，農民用電難，嚴重製約了農民用電的積極性，因此同網同價後，農民對用電的需求將會有較大的增長：一是家電普及；二是農村加工用電。
3、用負荷增長曲線法來選擇農網35kV變電所的變壓器容量
(1)繪製最大負荷增長曲線：
根據負荷預測可確定兩個重要資料，第一個重要資料是變壓器投運時的年最大負荷(kW)，假定為P0。第二個重要資料是變壓器投運後每年的年用電增長率(%)，假定為X%，並假定每年用電增長率相同，則年最大用電負荷增長的公式為：
Pn=Po(1+X%)nkW
式中Pn--變壓器投運後第n年的年用電最大負荷kW
n--變壓器投運後第n年，n=0～20年
採用取點法可以繪製出最大負荷增長曲線。
考慮功率因數為cosφ，則：
Sn=Pn/cosφ=Po(1+X%)n/cosφkVA
現舉例來繪製一個負荷增長曲線：
取Po=800kW,X=7,cosφ=0.8，則：
Sn=800×(1+7%)n/0.8=1000(1+7%)nkVA
透過取點法繪出最大負荷增長曲線，見圖1。
(2)繪製平均負荷增長曲線：
根據年用電量或負荷率，我們可以確定年平均用電負荷(kW)，設為Pe。假定負荷率為K，平均負荷年增長率仍為X%，則平均負荷增長曲線的公式為：
Pe=K·Pn=K·Po(1+X%)nkW
Se=Pe/cosφ=K·Po(1+X%)n/cosφ=K·SnkVA
由於農村負荷率一般不高，我們取K=0.5，則上例中平均負荷增長曲線公式為：
Se=0.5×1000(1+7%)n=500(1+7%)nkVA
同樣用取點法繪出平均負荷增長曲線，見圖1。
(3)繪製變壓器各級額定容量於圖中：
選取變壓器容量分別為Sn=1600kVA,2000kVA,2500kVA,3150kVA,4000kVA，將變壓器額定容量繪製於圖1中。
(4)繪製變壓器最大過負荷容量：
考慮農村日負荷曲線中，最大用電負荷時間一般不超過2h，因此我們可以將變壓器事故允許過負荷的允許時間，為120min時的過負荷倍數1.3倍，作為變壓器本身正常情況下最大過負荷能力。則將變壓器最大過負荷容量Smax=2080kVA,2600kVA,3250kVA,4095kVA,5200kVA分別繪製於圖1中。
(5)方案技術比較確定變壓器的容量：
①變壓器額定容量滿足平均負荷增長的需求：
從圖1中我們可以看出：Sn=1600kVA＜Semax=1935kVA,不滿足要求，此方案取消。
②變壓器最大過負荷容量滿足最大負荷增長的需求：
從圖1中，變壓器最大過負荷容量，與最大負荷增長曲線的交點的橫座標，就是最大負荷增長，達到變壓器最大過負荷能力時的年限，其結果列表如下：
變壓器額定容量(KVA)2000250031504000
變壓器最大過負荷容量(KVA)2600325040955200
最大負荷增長到達變壓器最大過負荷容量時的年限(年)14.117.4＞20＞20
滿足最大負荷增長的需求不能滿足基本滿足完全滿足完全滿足
從結果分析：Sn=4000KVA，容量太大，此方案取消。
(6)方案經濟性比較確定變壓器的容量：
經過技術比較，我們初步選取Sn=2000kVA,Sn=2500kVA,Sn=3150kVA進行經濟性比較。
①空載損耗：其引數分別為2.9kW、3.4kW、4.0kW。假設變壓器正常執行20年，每年執行8760小時，並假定每kW·h平均成本為0.35元，則最大空載損耗分別為：
SZ9－2000/35：
20×8760×2.9×0.35=17.78萬元
SZ9－2500/35：
20×8760×3.4×0.35=20.85萬元
SZ9－3150/35：
20×8760×4.0×0.35=24.53萬元
②裝置費：由變壓器廠提供價格資料，結果見表2。
③最大負荷超過變壓器最大過負荷容量，而少供電的損失：假定全年最大負荷執行時間分別為：3個月、2個月、1個月，並假定變壓器正常執行20年。按供1kW·h電量的利潤為0.05元計算，則少供電而少得利潤分別為：
SZ9-2000/35：
同樣2個月為：20.35萬元，１個月為：10.18萬元。
SZ9-2000/35：
同樣2個月為：4.53萬元，1個月為：2.27萬元。
④綜合費：綜合費=空載損耗+裝置費+少供電損失，此指標越小的經濟性越好，見表2。
(7)綜合比較，最後選擇變壓器容量：
將技術比較、經濟性比較的結果列表3如下：
從結果分析，我們選擇SZ9-2500/35型變壓器最好。
4、結論
透過負荷增長曲線法，從圖中我們可以非常直觀地判斷出變壓器的合適容量。經技術經濟分析，即滿足負荷增長的需求，又滿足經濟性要求。因此這是一種非常直觀、實用的選擇農網35kV變電所變壓器容量的方法。