變電站站用變壓器選用

1.概述

國家電網發展綱要提出,紮實推進資源節約和環境保護,加強資源節約和管理,加大耕地保護、環境保護力度,全面增強可持續發展能力,這是貫徹落實科學發展觀,構建社會主義和諧社會的重大舉措,從根本上解決節能降耗存在的問題,不僅關係到節能降耗目標能否實現,還關係到經濟平穩較快發展的良好勢頭能否繼續保持。

國家電網公司要求,將“兩型一化”貫穿於項目生命週期的全過程,按照工程基本建設程序,通過包括業主、設計、監理、施工等參建單位的共同努力,在各階段體現節約、環保、工業化的要求,注重全壽命週期內社會、企業效益的最大化。

國家電網公司220kV變電站典型設計中,站用變壓器一般設置為2臺400kVA的站用變壓器,站變利用小時數很高,採用乾式節能變壓器能有效降本站用電能耗。

2.節能變壓器

通過採用新材料、新結構、新工藝等技術手段,降低變壓器空載損耗和負載損耗,在滿足運行可靠性和經濟性要求的前提下,使節能變壓器在運行中消耗較少能源,達到節約能源的目的。歐美國家大力應用高效變壓器:在美國,標準配電變壓器的能效為96%~98.5%,高效配電變壓器的能效為98%~99%以上;在歐洲,變壓器按能效水平劃分為非晶合金、超高能效、高能效、正常能效等不同標準類型。我國的變壓器型號中含有性能水平代號,反映了變壓器的損耗水平。GB/T10228-2015《乾式電力變壓器技術參數和要求》對不同電壓等級和類型的變壓器規定了變壓器的基礎空載損耗和負載損耗,不同性能水平變壓器的空載損耗和負載損耗在此基礎上有規定程度的降低;GB20052-2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》規定了配電變壓器的能效限定值、目標能效限定值以及節能評價值等。

目前的節能型變壓器產品有SC11及以上型號變壓器、非晶合金變壓器、調容變壓器等。

⑴ SC11型變壓器採用高導磁硅鋼片,即Hi-B高導磁取向電工硅鋼片,利用外加磁化力使取向硅鋼片的磁疇方向更整齊,且在硅鋼片表面製造拉應力,使磁化和磁疇交變轉動容易而獲得低損耗的效果。

SC11型變壓器主要有疊鐵心和卷鐵心兩種結構。疊鐵心變壓器採用階梯接縫疊鐵心工藝,把鐵心各層之間的疊片接縫縱向或橫向錯開,使鐵心某一剖面上接縫不集中,與傳統的交錯式接縫疊鐵心工藝相比,改善了性能,降低了損耗,加工效率高,但耗材多。卷鐵心變壓器鐵心經連續卷制而成,無接縫,鐵心的橫截面接近純圓形,結構緊湊,節省材料,整體性能較好,但繞組和鐵心加工技術難度大,機械化要求程度高。SC11型變壓器與SC9型配電變壓器相比,空載損耗可下降30%左右。

⑵ 非晶合金變壓器是用非晶合金鐵心為導磁材料的配電變壓器。用來製造非晶合金變壓器的鐵基非晶合金是一種厚度極薄(0.03mm左右)的非晶導磁材料,其磁滯損耗和渦流損耗都明顯低於晶粒取向硅鋼片。非晶合金變壓器與SC9型配電變壓器相比,空載損耗可下降70%~80%。

⑶調容配電變壓器是一種可根據實際負荷規律通過調容開關在停電狀態下改變容量運行方式的變壓器。在季節性負荷顯著的配電臺區應用,可有效降低變壓器空載損耗。與同類型普通變壓器相比,年運行費用可降低20%~50%左右。

3.通過LCC理念分析比較兩種設備

本工程擬選用S11型變壓器作為10kV站用變壓器,全壽命週期分析如下。

1)一次投資成本(IC)

一次性投資成本(單位:萬元/組)如下表所示:

變電站站用變壓器選用

表1

2)運行成本(OC)

運行成本考慮站用變運行維護費用、改造費用及電能損失費用(單位:萬元)。

變電站站用變壓器選用

表2

根據上表分析,節能型變壓器30年運行成本將比常規中性點設備減少約 8.39萬元。

3)中斷供電損失成本(FC)

中斷供電損失成本(FC)考慮斷電損失成本及修復成本。

由於兩種型式的中性點設備故障退出均採用離線式檢修,在廠家供貨及時的條件下,均能在24小時內修復,所以由停電設備引起的損失是一樣的,

4)報廢成本(DC)

報廢成本(DC)考慮中性點設備拆除費用及中性點設備殘值,中性點設備壽命(包含中間一次更換)與變電站等長,所以運行結束後不再利用(單位:萬元)。

變電站站用變壓器選用

表3

根據上表分析,節能型變壓器報廢成本略低於常規設備。

5)兩個方案的比較和評估(單位:萬元)

變電站站用變壓器選用

表4

綜上,通過中性點設備LCC的比較,雖然節能型變壓器的一次投入成本較高,但是在本工程在全壽命週期內分析費用指標是最優的

4. 結論

通過以上分析,站用變壓器長期運行,應選用節能型變壓器。


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