變電所主變壓器經濟運行狀況分析

劉莉

摘要：文章論述了變壓器在正常運行的條件下及滿足供電量和保證供電質量的基礎上，如何合理調整配電變壓器，負載調整的優化，使其達到降低損耗，節約能源和經濟運行的良好效果。電力變壓器作為電力系統電壓變換的主要設備，被廣泛應用于輸電和配電領域，變壓器容量的選擇直接影響到電網的運行和投資。要達到節能的目的，必須要選擇合理的運行方式，加強變壓器的運行管理。

關鍵詞：變壓器；經濟運行；負載率；損耗；電網升壓改造

中圖分類號：F426文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）03-0149-02

變壓器是變換交流電壓﹑電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電變壓器原理圖流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯或（磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。在發電機中，有兩種運動一種是線圈通過磁場或是磁場通過線圈，都是感應其中的電勢，與線圈相交的磁通數量變化但卻保證磁通值不變，這就是互感應的原理。變壓器也是一種利用變換電壓，電磁互感應，電流和阻抗的

器件。

正確的選用變壓器臺數，容量，型號，不斷地調整用電負荷和采取合理的運行方式，是用電共同關心的問題，但是在實際工作中，人們往往出現一些片面的觀念和看法，有的認為變壓器的負載率均應在0.7～0.8時效率最高，同時為了少付電費和減少設備投資，經常選用小容量的變壓器。兩臺變壓器本應并聯運行，卻只能投入一臺而另一臺備用，本應該用大變壓器負荷卻仍用小變壓器帶，有的人片面選用大變壓器，最求最佳負載率，這樣的觀點，會造成浪費能源貨增大投資。

一、變壓器的經濟運行

變壓器經濟運行的理論基礎：要分析變壓器的經濟運行要以變壓器技術參數為基礎數據，變壓器經濟運行要通過不一樣的運行方式進行組合，以便能找出降低變壓器自身功率損耗的方法（公式a﹑b）。因此，變壓器的有功功率比和無功功率損耗的計算式是變壓器經濟運行的基礎算式。與此同時，變壓器經濟運行也是使電力系統損耗下降的重要方法，變壓器的綜合功率分析計算也應是變壓器經濟運行的基礎理論依據。

a有功損耗 ΔP=P a+P k（S/SEB）2=Pa+P kβ2

b無功損耗 ΔQ=Q a+Q k（S/SEB）2=Qa+Qkβ2

其中：Qa=（Ia%） SEB×102Q k=（Uk%）SEB ×102式中，Pa為變壓器的空載損耗（kW）；Pk為變壓器的短路損耗（kW）；Uk%為變壓器阻抗電壓（%）；Ia%為變壓器空載電流（%）；SEB為變壓器額定容量（kVA）；Ｓ為變壓器通過的負荷；β為變壓器的負荷系數，定義為β＝S/SEB

二、降低變壓器的損耗

（一）電網升壓改造

電網升壓改造是指在用電負荷增長，造成線路輸送容量不足或者能耗大幅度上漲，達到明顯不經濟的地步，以及為了簡化電壓等級，淘汰非標準電壓所采取的技術措施。

（二）合理調整運行電壓和選擇配電電壓

1．合理調整電壓是指通過調整發電機端電壓和變壓器分接頭，在母線上投切電容器及調相機調壓手段，在保證電壓質量的基礎上適度的調整。調整電壓的方法如下：（1）改變發電機端電壓進行調壓：選用發電機的P～Q曲線調壓；將發電機改為調相運行調壓；利用發電機進相運行調壓。（2）利用變壓器分接頭進行調壓。（3）利用無功補償設備調壓：利用串聯電容器調壓；利用并聯電容器調壓；利用調相機調壓；利用并聯電抗器調壓。

2．合理的選擇供配電電壓，在額定電壓允許條件下，提高引入的高壓電壓等級，是降低線損耗率的有效方法，一般在35kV及以上供電的電網中，每提高運行電壓1%，可降低損耗1.2%。

（三）變壓器容量

空載和負載損耗與變壓器容量有關，容量越大每千瓦VA用料越節省，效率越高。變壓器在傳遞功率過程中要產生不小的損耗，分別為負載損耗和空載損耗，在確保變壓器安全和可靠運行的基礎上，要選用損害消耗低的變壓器。我國節約能源型號變壓器在質量方面已達較高水平，要想使變壓器的負荷率最佳，其運行效率也最高，損耗則最低則要合理選擇變壓器的容量。大多數人認為配電變壓器負荷率為額定容量的70%～80%較為合適，而對主變壓器則應盡量按最大需求量選擇容量，以滿足供電的需求，并以此來計算基本的用電費用，確保變壓器在經濟﹑安全可靠地狀態下運行。

（四）減少空載損耗

對暫時不用供電回路，應及時斷開電源線路，以減少線路上的空載運行損耗，一般可達3%～5%。

（五）應用節約能源型無功補償設備，實現就地補償和無功分散

采用無功自動補償設備提高負載的功率因數，提高運行效率，減少無功損耗。無功補償就是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低能耗。

三、變壓器的負載率

負載率事特指負載最大時對應的負載率，而不是指隨負載變化而變化的變壓器實際負載率。所謂經濟負載率是指負載最大時﹑能使變壓器有功損耗最低﹑即效率最高所對應的變壓器負載率。一般變壓器滿載銅損與鐵損之比等于3時，而負載率57.7%其效率最高，因此負載率維持在50%～65%之間運轉最為理想。當變壓器的銅損等于鐵損時，或者說固定損耗等于可變損耗時，變壓器的損耗最小，效率最好。這時的負載率為最棒的負載率。我國70年代以后生產的變壓器βjp在0.4～0.55之間，近年來低損耗變壓器的βjp在0.45左右。低損耗變壓器比70～80年代生產的變壓器損耗平均降低24%左右，若能從節約能源的角度上出發，應該盡量使變壓器負載率在接近最佳負載率的情況下運行最好。

負載狀態的分類如下：

1．正常周期性負載：在周期性負載中，某一段時間因周圍環境溫度偏高，過超過額定的電流，但可以用較低的其他時間里的環境溫度，或低于額定電流進行補償。以熱老化觀點出發，它與設計采用的施加額定負載在環境溫度下是等效的。

2．短期急救負載：要求變壓器大幅度超過額定電流運行在較短的時間里，此種負載可能導致然組熱點溫度達到危險地程度，使絕緣強度暫時下降。

3．長期急救周期性負載：要求變壓器長時間超過額定電流下或在溫度較高的環境中運行，這種運行狀況可能持續幾個星期或是幾個月，雖然不會直接危及絕緣的安全性能，但將加速變壓器的老化。

本文對變電所主變壓器經濟運行狀況分析，通過對變壓器本身，變壓器損耗的分析以及變壓器負載率的討論，在保證變壓器正常工作運行及滿足其供電的需求的條件下提出比較實用的變壓器的經濟運行，合理的對變壓器的運行方式進行優化。減少變壓器各種損耗，控制負載率使變壓器的壽命相對延長并且能發揮比較滿意的功效。

參考文獻

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（責任編輯：葉小堅）