變壓器經濟運行的節能研究

河北旭陽焦化有限公司 陳占良 耿勝軍 靖賀龍

1.引言

現在公司變壓器的數量近40臺，變壓器的電力損耗占總損耗的60%左右，因此降低變壓器的能耗已成為節能的重要工作。變壓器經濟運行是指充分利用現有設備條件，通過擇優選取最佳運行方式和優化負載調整，在保證安全供電條件下最大限度的降低變壓器電能損耗。在經濟負荷下運行、提高其電源側功率因數，改變運行方式，其實質就是技術經濟允許條件下的變壓器節能運行。變壓器經濟運行就是在損耗的電能中挖去節電潛力，對于節約能源、降低成本具有舉足輕重的作用。因此，必須根據變壓器的有關技術參數，通過合理地選擇運行方式，加強變壓器的運行管理，充分利用現有的設備條件，再不投資的情況下，達到節約電能的目的。

2.變壓器的經濟運行負荷分析

我公司大多數變電所都安裝了2臺可并聯的變壓器，應確定變壓器的經濟負荷和臨界經濟負荷，以便合理選擇經濟運行方式，然后分析經濟運行與操作及可靠性的關系。

2.1 一臺變壓器運行時的經濟負荷計算

變壓器既有有功損耗，又有無功損耗，在考慮變壓器運行的經濟性時，將變壓器的有功加上變壓器的無功損耗在系統中引起的有功損耗，統稱變壓器有功損耗換算值。

一臺變壓器在負荷S時的有功損耗換算值為△P：

△P=△PB+Kq△QB=△P0+Kq△Q0+(△Pd+K q△Qe）(S/Se)2

要使變壓器運行在經濟負荷Sji下，必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值△P/S為最小值的條件。即令d(△P/S)/dS=0，可得變壓器的經濟負荷為：

Sji=Se√△P0+Kq△Q0/△Pd+Kq△Qe

變壓器經濟負荷與變壓器容量之比，成為變壓器的經濟負荷系數：

圖1

KjiB=√△P0+Kq△Q0/△Pd+Kq△Qe

列如：一臺S9-1000的變壓器參數：

△P0=1.7kW；△Pd=10.3kW；

I0%=0.7%；Ud%=6%，

先計算出；

△Q0≈SeX I0%/100=1000X0.007=7Kvar

△Qe≈SeX Ud%/100=1000X0.045=45Kvar

有以上可得變壓器的經濟負荷系數為：

KjiB=√1.7+0.1X7/10.3+0.1X45=40.2%

2.2 兩臺變壓器經濟運行臨界負荷計算

2臺可并聯運行的變壓器A和B，變電所的總負荷為S，當1臺（如A）和2臺（如A和B）變壓器運行的有效功率損耗相等時，這時變電所的總負荷稱經濟并聯負荷Slj

2臺可并聯運行的變壓器A和B，變電所的總負荷為S.

一臺變壓器運行時承擔總負荷S，其有功損耗為：

△P=△PB+Kq△QB=△P0+Kq△Q0+(△Pd+Kq△Qe）(S/Se)2

當兩臺變壓器并列運行時，每臺承擔負荷為S/2，因此兩臺的有功損耗為：

△P‖=△Po+Kq△QB=2(△Po+Kq△Q0)+1/2(△Pd+Kq△Qe）(S/Se)2

圖1為以上兩種情況變壓器的有功損耗和負載的關系曲線，△PI為單臺運行曲線，△PII為2臺并聯運行曲線，兩條曲線相交點對應的變壓器負荷，成為變壓器經濟運行臨界負荷。

當△P︱=△P‖時，求得兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷為：

Slj=Se√2X△P0+Kq△Q0/△Pd+Kq△Qe

列如：一變電所裝有兩臺S9-1000/10的變壓器，其經濟運行的臨界負荷值為：取Kq=0.1

Slj=1000X√2X(1.7+0.1X7/10.3+0.1X4 5)=569KVA

如果負荷S＜569KVA時，應一臺運行；如果負荷S＞569KVA時易于兩臺運行。

從圖1可知，實際負荷Sb＞Slj時，并聯運行是經濟運行，Sa＜Slj，單臺運行是經濟運行；由此可見，1臺運行，另一臺備用，可以減少1臺變壓器損耗就能節約電能的觀點是片面的。

3.變壓器并聯運行與可靠性的關系

習慣的觀點認為1臺變壓器運行，另1臺為備用狀態的運行方式最可靠。事實上，若有變壓器A、B，且另變壓器A、B單獨運行時出現故障率為P（A）和P(B)，則兩臺并聯運行時，變壓器A、B出現的故障為P(A+B)=P(A)+P(B)，而A、B變壓器同時出現故障的故障率為P(AB)=P(A)P(B)。因為P(AB)＜＜P(A)或P(B)。所以并聯運行的2臺變壓器同時出現的幾率是很少的，是很可靠的。

對于公司有兩臺變壓器運行變電所，大多數都經濟臨界負荷以下的，因此使用一臺變壓器在經濟負荷下運行，另一臺備用。并且把不用的變壓器高壓斷電，減少空載損耗，如：一臺1000KVA的空在損耗為1.7KW，按20臺變壓器計算，這樣比兩臺同時運行可節電30余萬度。

4.結論

通過對變壓器的節能分析，變壓器在經濟負荷下，是變壓器的很重要的一種節能方式，在不投資或少投資、不增加新設備的條件下，既最大限度地降低電力損耗，實現節能降耗，又降低企業生產經營成本，增加企業經濟效益，同時又提高了電力管理水平。變壓器經濟負荷運行技術只是經濟運行技術范圍中的一個方面，提高功率因數，加強管理都可減少電力損耗，還有其他多種節電技術，根據實際情況采用可行的技術，使公司達到整體最佳節電效果。

[1]劉介才.工廠供電[M].機械工業出版社,1983.

[2]牟炳林.電工技術[M].國家科技部西南信息中心出版,2011.