配變變壓器經濟運行的研究

黃江凱

【摘要】隨著技術水平的提高，現在很多中斷設備都拓展了常規配變管理終端功能，在負荷遙測、抄表及設備在線監測的基礎上，增加了無功投切功能，并且通過兩臺配變管理終端的組合，實現了配電變壓器的經濟運行。由于配電變壓器的實際容量與運行容量在各個時段存在明顯差異，使得變壓器經常運行在近空載狀態，增加了系統的空載損耗，故提出一種配電變壓器組的經濟運行方案，本文從變壓器經濟運行的意義出發，分析了當前配變變壓器的經濟運行方式，通過對當前配電變壓器的總功率、總有功功率的監測，調整變壓器組的運行方式，使得配電變壓器運行在最佳狀態下，從而使系統的線損降到最低。

【關鍵詞】配變變壓器；運行方式；經濟運行；

一、變壓器經濟運行的意義

配變變壓器是電力系統末端配電網中傳輸、分配電能的重要電氣設備，其總的數量和容量都很龐大，在運行過程中變壓器自身產生的有功功率損耗和無功功率消耗非常可觀。變壓器經濟運行是在確保變壓器安全運行和保證供電質量的基礎上，充分利用現有設備和資金，通過合理選擇變壓器的型式和容量，擇優選取變壓器經濟運行方式以及改善變壓器運行條件等技術措施，達到減損降耗，節約電能并延長變壓器的使用壽命。

變壓器的經濟運行是一種使變壓器運行費用最低化的運行方式。就牽引變電所而言，變壓器的備用量很大，如果變壓器都投入運行，變壓器的負荷率很低，此時變壓器的工作效率也會很低，是不經濟的。因此，要想使變壓器始終保持在較高的效率下運行，就必須對其運行狀態實施科學管理，根據負荷的變化，調整好變壓器的工作臺數，使變壓器始終工作在經濟運行狀態。

二、配變變壓器的經濟運行發式

配變變壓器的并列運行是實現變壓器經濟運行的一個有效手段。將兩臺或多臺變壓器的二次側以及二次側同極性的端子之間，通過同一母線分別互相連接，這種運行方式就是變壓器的并列運行。從保證電力系統的安全可靠和經濟運行的角度來看，變壓器的并列運行是十分必要的。因為變壓器運行中可能會發生故障，因此若干臺變壓器并列運行后，故障時正常運行的變壓器由于在短時間內允許過負荷運行，從而可保證對重要用戶的連續供電。另外，在并列運行中， 當系統負荷輕時，可輪流檢修變壓器而不中斷供電，由于電力系統負荷隨晝夜和季節的不同而變化，多臺變壓器并列運行，在負荷輕時，還可停用幾臺變壓器，以減少變壓器的損耗，達到經濟運行的目的。

（一）變壓器并列運行的目的及優點

1.提高變壓器運行的經濟性。當負荷增加到一臺變壓器容量不夠用時，則可并列投入第二臺變壓器，而當負荷減少到不需要兩臺變壓器同時供電時，可將一臺變壓器退出運行。特別是在農村，季節性用電特點明顯，變壓器并聯運行可根據用電負荷大小來進行投切，這樣，可盡量減少變壓器本身的損耗，達到經濟運行的目的。

2.提高供電可靠性。并列運行的兩臺變壓器，每一臺變壓器的容量通常按其所供總負荷的70%來確定的，故在停運一臺變壓器的情況下，尚能保證70%的負荷供電，這對保證網絡中重要負荷供電具有明顯的優越性。同時當并列運行中有一臺損壞時，只要迅速將之從電網中切除；另一臺或兩臺變壓器仍可正常供電；檢修某臺變壓器時，也不影響其它變壓器正常運行從而減少了故障和檢修時的停電范圍和次數，提高供電可靠性。

變壓器分別接在兩段母線上。兩臺分開帶幾條線路運行時的缺點：

1.出現大馬拉小車的現象，當負荷增加到一臺不夠用，而并列運行又不可能時，兩臺變壓器分別帶幾條線路運行，由于出線固定，其中一臺因帶線路少或負荷小，就會出現大馬拉小車現象，增加損耗。

2.當線路用電負荷增大，而向它供電的一臺變壓器容量不夠時，就會導致變壓器過負荷，影響經濟運行及供電可靠性。

（二）接線組別不同時變壓器并列運行產生的結果

為了表明變壓器原、副繞組線電壓之間的相位關系，可將變壓器的接線組別接成12種接線組別。為了制造和使用方便，我國規定（Y ， ）、（Y ， ）、（Y N ， ）、（Y ， ）和（YN， ）五種為標準接線組別。兩臺變壓器并列運行時，其接線組別必須是一致的，否則會造成短路。當兩臺變壓器接線組別不一致時，如果組別都是單數，可以用改變外部接線的方法達到并列運行條件。但是單數接線組別與雙數接線組別的變壓器，則無法互相并列運行。

如一臺接線為（Y， ）的變壓器和一臺接線為（Y， ）的變壓器并列，兩臺變壓器的原邊接在同一母線上，原邊的對應線電壓是同相位的，而兩臺變壓器副邊的對應線電壓則有3O度的相位差。

由此可見，在并列變壓器的副繞組電路中，將會出現相當大的電壓差AU，在它的作用下，雖然變壓器副繞組沒有負荷，電路中也會出現幾倍干額定電流的循環電流，而且由于變壓器的繞組電阻和漏電抗相當小，所以這個電流可能會達到燒壞變壓器的程度，因此，連接組別不同的變壓器是絕對不能并列運行的。

（三）變比不等時變壓器的并列運行產生的結果

所示兩臺變壓器并列運行，假設變壓器I的變比K1大干變壓器Ⅱ的變比K2，即 > ，則由于兩臺變壓器的原繞組接在同一母線上，因此它們的原邊電壓相等，即 ， = ，而變壓器副繞組中的感應電勢卻不等，即 - < = / 。由于副繞組并列在同母線上，所以在這兩個副繞組所構成的閉合回路內便出現電勢差△E，其大小為兩個副繞組感應電勢之差即： 。

在△E的作用下，副繞組內便產生循環電流，在循環電流的作用下，使變壓器1副繞組的感應電勢增大，變壓器副繞組Ⅱ的感應電勢減少，從而使兩臺變壓器副繞組的電壓相等。由于變壓器原、副繞組間存在著電磁的聯系，所以當副繞組回路中有循環電流時，在原繞組中必然也會出現循環電流，但是在兩臺變壓器中，這兩循環電流是不相等的。在變比小的變壓器Ⅱ中，原繞組內的環流大，而在變比大的的變壓器1中，原繞組內的環流小，這樣一來，便造成兩臺同容量的變壓器并列運行，不能按照它們的容量成正比分擔負荷。當變壓器Ⅱ滿負荷時，變壓器I則達不到其額定負荷。反之，當變壓器1滿負荷時，變壓器Ⅱ就會過負荷，由此可見，在變比不相等時，由于循環電流的出現，不能使所有并列的變壓器都帶上額定負荷，即總容量不能充分發揮作用。

從上述分析得知，循環電流不是負荷電流，但是它卻占用了變壓器的容量，增加了變壓器的損耗，使變壓器所能輸出的容量減少，特別當變比相差很大時，循環電流可能大得足夠破壞變壓器的正常運行工作，所以要把它限制在一定范圍內。

三、結論

綜上所述，本文闡述了變壓器經濟運行的重要意義，指出從供電的安全性、可靠角度出發，凡配置兩臺變壓器的變電所基本都采用分列運行方式。事實上，變壓器的運行非常可靠，統計顯示，在所有電氣故障中，變壓器突發故障的可能性極小，而且目前絕大多數工廠都實現了雙電源獨立供電，并設置有備用電源自動投入（ATS）裝置，重要的工藝負荷還設有自動再起動裝置，這些都為變壓器在不同負載情況下進行經濟運行方式的選擇提供了可能性。因此，在實際運行中可根據變壓器的負載變化情況動態調整其運行方式，使其運行在最佳狀態，以利節能。

參考文獻：

[1]趙磊磊.配電網變壓器經濟運行方式組合優化[D].鄭州大學，2012，（10）：22.

[2]甘一凡.電力變壓器經濟運行策略的研究[J].中小企業箮理與科技，2012，（3）：19.

[3]黃中強.有關變壓器經濟運行的分析與探討[J].科技風，2012，（14）：60.

[4]張容.變壓器經濟運行方法綜述[J].廣東科技，2014，（2）：41.

[5]李偉.電力變壓器經濟運行[J].科技與企業，2013，（24）：47.