摘 要：介绍了变压器在单台及并列运行模式下的有功损耗和经济负载系数，通过对变压器不同运行模式下的有功损耗最小值的计算，得到变压器经济运行的负载系数;建立元件四状态模型，应用解析法分析了单台主变及两台主变并列运行的不同形式下，四种典型电气主接线方式的可靠性，并将可靠性指标量化为经济指标;提出在一定负载系数下，综合考虑变电站投资运行年最小费用、变压器损耗费用及变电站停电损失的情况下，两台主变并列运行能取得经济性和可靠性最优。为主接线方案的合理选择提供了有效的参考。

　　关键词：经济运行;负载系数;可靠性;停电损失

　　0引言

　　变电站是电力系统中输电和配电的集结点，它的经济性和可靠性对整个电力系统起着非常关键的作用。

　　变电站经济性通常考虑变压器经济运行方式及损耗，变压器经济运行方式主要同变压器负载系数的选择、变压器损耗曲线密切相关[1,2];变压器经济运行带来的经济效益也是很明显的[3];但变电站经济性同时应该考虑到变电站的投资、运行等费用，以便能为规划设计人员提供更加直观的选择。

　　变电站电气主接线可靠性定义为在组成主接线系统元件(断路器、变压器、隔离开关、母线等)的可靠性指标已知和可靠性准则给定的条件下，按可靠性评估准则评估整个主接线系统满足电力系统电能需求能力的量度。目前应用于电气主接线可靠性评估计算的常用方法一般有两种：一种是解析法，另一种是模拟法，即蒙特卡罗法(Monte-Carlo)。解析法数学模型概念清晰，计算结果精确，但当系统规模增大时，构造模型的难度加大，计算时间也迅速增加;模拟法模型直观，采样次数和系统规模无关，不足之处在于为了获得较高的计算精度，要进行大量的采样，导致计算时间很长。电气主接线可靠性指标通常以概率及期望表示[4]，但随着经济的飞速发展，社会各行业对电力供应的依赖程度不断加深，用户对电力供应的可靠性要求越来越高，供电的可靠与否将直接对用户的生产和生活产生愈来愈大的影响，较低的可靠性意味着用户较多的停电和缺电，将对用户造成较大的经济损失和社会损失。所以，考虑变电站主接线可靠性时，应同时考虑由于可靠性不足导致停电损失的费用。在关于电气主接线可靠性评估的相关文献中，经济性指标大多是以期望的形式出现[5]，且未考虑初始投资及运行费用，均未能直观的显示出可靠性导致的经济效益。

　　本文将结合变电站投资、运行的年费用，综合考虑变压器最佳负载系数及变电站运行方式，对变电站主接线的可靠性进行分析。

　　1 变压器经济运行

　　负载率是是衡量变压器的工作效率及损耗的重要标准。早在50年代，受前苏联的影响，我们将变压器负载率定为70%左右;到了70年代末，日本专家福井良夫提出了50%的概念;90年代，德国专家认为30%的工作效率最高。文献[6]中根据《天津地区规划设计技术导则》认为变压器最佳负载系数一般为0.6～0.7。文献[7]则认为变压器的经济负载系数一般集中在0.20～0.50之间。

　　1.1变压器有功经济负载系数

　　变压器的效率定义为

(1)

式中，为一次侧绕组输入的有功功率，为二次侧绕组输入的有功功率。作几个假定： 以额定电压下空载损耗作为铁耗，并认为铁耗不随负载而变化。 以额定电流时的短路损耗作为额定负载电流时的铜耗，并认为铜耗与负载系数的平方()成正比。 计算时，忽略负载运行时的二次侧电压的变化。 应用上述三个假定后，式(1)可变为：

(2)

通过对的微分计算，可得产生最大效率时的负载系数为：

(3)

　　变压器有功功率损耗为：

(4)

　　1.2单台变压器运行

　　以SZ9-31500/110为例，其技术参数如表1。

　　表1变压器技术参数 变压器型号 空载损耗(kw) 负载损耗(kw) 短路阻抗(%) 空载电流(%) SZ9-31500/110 33 170 8 0.39 SZ9-20000/110 22 123 8 0.39 由公式(3)可得：

　　可见，SZ9-31500/110在负载率为0.44时，变压器效率最高，损耗最小。

　　1.3两台容量不同变压器并列运行

　　两台容量不同的变压器并列运行以SZ9-31500/110、Z9-20000/110为例，可得以下变压器损耗曲线图：

　　图1 变压器损耗曲线图

　　由图1可见，SZ9-31500/110、Z9-20000/110损耗曲线有一个交点，此点即为这两台变压器经济运行方式的临界负载。在此点有

(5)

(6)

且，可以得出

(7)

由SZ9-31500/110与Z9-20000/110技术参数可得=8987.773KVA，即在负荷为8987.773KVA时，SZ9-31500/110负载系数为0.285、Z9-20000/110负载系数为0.449时，两台并列运行的变压器最为经济。

　　1.4两台相同变压器并列运行

　　单台变压器运行时损耗总值为：

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