第38卷第6期2010年6
月V o.l38N o.6 Jun.2010
中压配电变压器经济容量的改进TOC法研究
李维萍，张弛，王赛一
(上海市电力公司市区供电公司，上海200080)
摘要：打破传统配变经济容量选择时仅对单一配变进行分析的研究方式，提出将支出费用与收入的比值做为最终总拥有费用(TOC)的新方法，直观反映配变建设、运行的经济效益对其经济容量确定的影响，将计算范围拓展为研究区域内中低压配电网整体，综合分析和计算各个方案的TOC值得出最优方案，并
以上海中轩丽苑小区中压变压器容量配置为例，用改进TOC法进行分析计算，最终得出该小区箱变和P型站的远景经济配变容量，改建TO C法对中压配电变压器最优经济容量配置研究具有一定的参考意义。
关键词：配电网；配电变压器；经济容量；总拥有费用(TOC)法
作者简介：李维萍(1960-)，女，工程师，从事电力系统计划投资工作。
中图分类号:TM421文献标志码:B文章编号:1001-9529(2010)06-0890-04
St udy on Econom ica lC apacit y ofMV Transfor m ers Bad on I m proved TOC M et hod
LI W ei-p ing,Z H AN G Chi,W ANG Sai-y i
(U rban Pow er Supply Co m pany,S M EPC,Shangha i200080,Ch i na)
Ab stract:T o break the trad iti onal rearch m ethods o f on l y analyzi ng t he sing le d istri buti on and transfor m er i n choo-si ng the distri buti on transforme r econom ic capac ity,an i m proved TOC m ethod o f tak i ng the ratio o f the cost and t he revenue as the fi na lTOC v al ue w as propo d,w hich i ntu iti ve l y re flected the e ffects of t he construction and operation econo m ic bene fits of the
d i str i bu tion transfor m er on the de ter m i nati on o f its econo m i c capacity.M oreover,when ex-tend i ng the computati on scope to the who leM V/LV d i str i bution net w ork i n a reg ion st udied,t he i m proved m ethod w as appli ed for comprehensive l y ana lyzi ng and calcu lati ng the TOC va l ue o f each schem e to ob tain t he opti m al one.T ak-i ng the capacity a lloca ti on o f the M V d istri buti on in Shangha iX uan li district as an exa m ple,t he i m proved TO C m eth-od w as ud to do t he ana l ysis and ca lcu l a tion and t he prospect econom i ca l capac ity o f t he distri buti on transfor m ers for the WX and P sty le substati on i n th i s d i str ict were obtained.T he i m proved TOC m ethod can a lso be ud as a refer-ence f o r study i ng the opti m a l econom i c capac ity a llocati on ofM V transf o r m ers.
K ey w ords:d istri buti on net w ork;transfor m er;econom i c capac ity;TOC m ethod
在配电网中，配电变压器是电力系统末端配电网的主要配电设备，不同额定容量的配电变压器经济运行参数不同，所组成变电站的经济容量将不同。在分析和评价配电变压器经济性时，传统常用总拥有费用(TOC)法，通过计算配变初始投资和配变经济使用年限内的电能损耗费用，得出总拥有费用最低的方案，从而选择出配电变压器的最优容量和型号。但传统TOC法只计算变压器总支出费用，并没有考虑投资收入对经济配变容量分配的影响。此外，传统TOC法仅限于对单台变压器进行分析，没有从配网整体上分析变压器最优经济容量。本文对传统TOC法进行优化和改进，提出将支出费用与收入的
比值做为最终TOC值的方法，并将计算范围由单一的配电变压器拓展为研究区域内中低压配电网整体，通过整体分析确定每台新增中压配变的最优经济容量。以上海中轩丽苑小区中压变压器容量配置为例，给出了该小区的远景经济配变容量。
1基于改进TOC法的中压配变经济容量研究
1.1传统T OC法简介
总拥有费用(TOC)法是建筑电气设计时分析和评价配电变压器经济性的传统方法。方法中TOC值为配变初始投资与配变经济使用年限内的电能损耗费用，根据不同型号、不同容量的配电变压器TOC值的计算结果，按综合支出费用最低来选择最优的配电变压器容量和型号。传统的总
李维萍，等 中压配电变压器经济容量的改进TO C 法研究0891
拥有费用(TOC )法是分析单台配变的经济性成熟的方法，但在实际应用过程中，该方法存在一定的不足:
(1)计算范围仅为配电变压器本身，并没有考虑由于配变容量、所选用的配电站形式(如KT 型站、PT 型站、W X 型站)及其电网接线模式的差异所引起的投资变化;
(2)仅计算了配电变压器的支出费用，没有考虑在不同支出费用情况下的收入变化，无法给出不同配变容量的经济效益。同时配变投资的经济性与其所供负荷有直接关系，负荷越大，配变建设投资支出越大，但所产生的电量收入也可能增大，因而单纯从配变建设、运行的支出费用分析配变的经济效益问题存在片面性。1.2 改进的T OC 法1.2.1 改进TOC 法的实施思路
针对传统TOC 法存在的缺陷，在中压配电变压器组选型时对TOC 法进行如下改进:
(1)计算范围由单一的配电变压器调整为研究区域内中低压配电网整体，具体与研究区域供电配套方案的投资计算范围相一致;
(2)不仅考虑电网建设、运行的支出费用，而且考虑电网收入对变压器选型的影响，即将投资支出费用和电网收入的比值做为TOC 值，直观反映配变建设、运行的经济效益。
影响TOC 支出、收入的因素如图1所示，图1
中所有费用均指年度费用。
图1 改进TOC 法中支出、收入组成
改进后TOC 值的算法
TOC =1
R =
C +M +W T +W N R
(1)
式中 I )))支出费用;
R )))电网收入;
C )))研究区域低压配电网年设备投资;M )))设备维护费用;W T )))配变损耗费用;W N )))线路损耗费用。
1.2.2 改进TOC 法相关参数计算
(1)支出费用计算
支出费用包括研究区域中低压配电网初投资、配变变损、线路线损和运行维护费用。
1)电网初投资
电网初投资
C =C T +C N =
e T +e N
t
(2)
式中 C )))研究区域低压配电网年设备投资，万元/a ;
C T )))K 型站、P 型站、W X 型站年投资，万元/a ;C N )))中低压线路年投资，万元/a ;
e T )))K 型站、P 型站、W X 型站总投资，万元;e N )))中低压线路总投资，万元;
t )))电网设备的经济使用年限，取为20a 。
2)维护费用计算维护费用
M =A C
(3)
式中 M )))典型小区电网设备维护费用;
A )))电网设备维护费用率，取0.03(该值取自输变电工程后评价中现状调研数据)。
3)配变损耗费用
配变的损耗为其综合功率损耗，包括综合功率空载损耗和综合功率负载损耗。
变压器综合功率空载损耗
P 0Z =P 0+K Q Q 0=P 0+K Q I 0%S N @10
-2
(4)
式中 P 0Z )))变压器综合功率空载损耗,k W;
P 0)))变压器空载损耗,k W;K Q )))无功经济当量,k W /kvar ;I 0)))变压器空载电流百分数;S N )))变压器额定容量,k VA 。
与变压器综合功率空载损耗相应的配电变压器单位空载损耗资本费用系数
A =E e T 0
(5)
式中 A )))变压器年内单位空载损耗的资本费用，元/k W;
T 0)))变压器年带电小时数，通常取8760h ;E 0)))单位电度电费(上海市居民平均电价)，取
0.52元/k W #h 。
变压器综合功率额定负载损耗
P KZ =P K +K Q Q K =P K +K Q U k %S N @10
-2
(6)
式中 P K Z )))变压器综合功率的额定负载功率损耗,
k W;
P K )))变压器额定短路损耗,k W;U K )))变压器短路电压百分数。
08922010,38(
6)
与变压器综合功率额定负载损耗相应的配电变压器单位负载损耗资本费用系数B
B =E e SB
2
(7)
式中 B )))变压器年内单位额定负载损耗的资本费用,
元/k W;
S )))变压器年最大负荷损耗小时数,h ;B )))变压器的最高负载率。
综上，配变年运行损耗费用W T
W T =AP 0Z +BP KZ (8)
4)线路损耗费用线路损耗费用W N
W N =(中压线路损耗电量+低压线路损耗电量)@电价E e
(9)
其中，中压线路损耗电量
$Q 中=3I 2
rL S
(10)
式中 I )))线路平均最大电流;
r )))每k m 电阻;L )))线路长度;
S )))线路年最大负荷损耗小时数。
低压线路损耗电量
$Q 低=3I 2
rL S
(11)
(2)改进后TOC 法的收入计算1)售电收入R
R =QE e A
(12)
式中 Q )))理论售电量,k W #h ;
E e )))平均电价，取0.52元/k W #h ;
A )))收入比例，研究区域居民小区内中低压配电网所占电价收入比例约为15%。
2)售电量Q
Q =PT max -L
(13)
式中 P )))为配变低压侧最大负荷,k W;
T m ax )))最大负荷利用小时数，在后文研究区域中
T m ax 取2100h ;
L )))低压线路损耗电量,k W #h 。
2 算例分析
以上海中轩丽苑小区为例，应用改进TOC 法进行规划计算，最终得出TOC 值最小的方案为推荐方案。2.1 中轩丽苑概况
中轩丽苑小区占地面积约4.6hm 2
，小区内现有1座容量为4@1000kVA 的K 型站(平爱站)和4台500k VA 箱变。现状采用全电缆单环网接线，电源均由平爱站引出，线路型号为YJ V-3
@240mm 2
。中轩丽苑现状地理接线如图2
所示。
图2 中轩丽苑现状地理接线图
2.2 小区供电方案
配变经济分析方案制定时统一采用区内1座K 型站，分别按箱变和P 型站的不同容量进行相应规划。箱变(即WX 型站)的可选容量为400kVA 、500k VA 、630k VA,P 型站可选容量为500
kVA 、800kVA 。
(1)箱变供电方案
箱变方案采用400kVA 、500kVA 、630kVA
三种不同容量，负载率按照50%进行配置。K 型站统一采用2@800kVA 容量。不同容量产生的3种箱变规划方案见表1。(2)P 型站供电方案
P 型站方案采用500k VA 、800k VA 两种不同容量分别进行配置，配变负载率按照50%进行配
置,P 型站方案采用500kVA 时K 型站采用2@500kVA 容量,P 型站方案采用800kVA 时K 型站采用2@800kVA 容量，方案统计见表2。2.3 方案T OC 值对比
根据改进TOC 计算方法，结合各方案的投资及配置容量，得出不同容量配变方案下的TOC 值，进而得出TOC 值变化趋势图。小区箱变和P 型站配变TOC 值变化趋势见图3。由于开发商对小区的开发建设包括了小区房屋及相关配套设施(水电煤)的建设，居民住宅中公共电气设备的最初投资由开发商承担，因此，电力部门无需对小区
最初电力设施进行投资。因而考虑变电设备运行
生命周期为20a 、线路运行生命周期为70a ,TOC 值在计算中前20a 没有计入初投资，从第21a 开始计入初投资,TOC 曲线可以在第21a 看出明显
李维萍，等 中压配电变压器经济容量的改进TO C 法研究
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表1 各箱变方案中低压电网统计
序号箱变容量/kVA 配电站数量线路长度/km
投资/万元K 型站箱变/台中压低压中压
低压总计14001座2@800MVA 9 3.263.041383300168325001座2@800MVA 7 3.163.19132232116433
630
1座2@800MVA 6
2.98
3.63
1234
364
1597
表2 各P 型站配变方案中低压电网统计
序号P 型站配变容量/kVA 配电站数量
线路长度/km
投资/万元K 型站P 型站/座中压低压中压
低压总计15001座2@500MVA 4 3.62.631484258174228001座2@800MVA 2 3.023.271324321164538001座2@1000M VA 2 3.023.27135432116754
8001座2@1250M VA 2
3.023.27
1384
321
1705
的突变。图3中箱变和P 型站配变TOC 值变化
趋势均反映了这个特点。
图3 中轩丽苑TOC 值变化趋势图
从图3还可以看出：不同容量箱变下的TOC 值随着变压器容量增大而减小，容量为630kVA 的箱变方案TOC 值最优;P 型站不同配变容量下
的TOC 值随着变压器容量增大而减小，而且P 型站配变容量同为800kVA 时，采用不同配变容量的
K 型站时,K 型站容量的增加并未使小区内P 型站的数量相应减少，因此K 型站配变容量为800kVA 、P 型站配变容量为800kVA 的方案TOC 值最优。综上所述，该小区最终推荐的最优方案为采用容量为630kVA 的箱变供电方案和采用P 型站配变容量为800kVA 、K 型站配变容量为800kVA 的P 型站供电方案。
3 结语
通过上海中轩丽苑小区配变经济容量改进TOC 法的实际应用，给出该区域箱变和P 型站的远景经济配变容量，改进TOC 法对中压配电变压器经济容量配置具有一定的参考意义。
参考文献:
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梁 双，范明天，苏 剑.基于停电损失费用的变电站经济容量研究[J].供用电,2009,26(2):1-4.
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收稿日期:2010-04-08本文编辑：王志胜
电力简讯
国家电网公司节能减排现状
/十一五0以来，国家电网公司通过降低线损和煤耗，直接节约标煤近1100万t ；通过推进/以大代小0发电权交易、加大跨省夸区资源优化配置、开展节能发电调度试点，促进电力行业节约标煤超过5400万t ；实施电力需求侧管理，促进社会节约标煤约1200万t 。合计促进节约标煤超过7700万t ，减排二氧化
碳超过1.9亿t 。/十一五0前四年线损率累计下降0.47个百分点，节约电量约320亿k W #h 。2009年线损率达到6.12%，低于/十一五0目标值0.18个百分点。
(本刊讯)
