低損配電變壓器最優效率與選用分析

江耘

摘 要：隨著科技的不斷進步，低損配電變壓器在不斷升級，新型低損變壓器的最高效率經濟負荷也已發生變化。以重新確定新型低損配電變壓器的最高效率經濟負荷為目的，重新分析了選用變壓器的條件。

關鍵詞：低損配電變壓器；負載損耗；空載損耗；經濟負載率

中圖分類號：TM421 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.091

日常配電變壓器運行效率最高的標準為：負載損耗等于空載損耗時效率最高、損耗最小。教科書上的實例計算顯示，配電變壓器的最高效率經濟負荷在額定容量的70%左右。

1 低損配電變壓器的最優效率

以1臺1 000 kVA的10 kV配電變壓器為例，分別參照某知名品牌的S7、S9、S11和S14變壓器的損耗參數計算，具體計算結果如表1所示。

當考慮到變壓器的無功損耗所引起的有功損耗時，可加入IO%、Ud%、KT和KQ等參數計算。

調整空載損耗的計算式為：

Po+（SN×IO%/100）×KQ. （1）

調整負載損耗的計算式為：

Pd×KT×β2+KQ×KT×（SN×Ud%/100）×β2. （2）

變壓器損耗最小、運行效率最高的運行狀態稱為“變壓器的經濟運行”。單臺變壓器的經濟運行出現在負載損耗等于空載損耗時，此時的變壓器效率最高、損耗最小，計算公式為：

βjj= . （3）

此外，還應計算βjj負載率運行時變壓器的實際損耗和每千伏安的負載損耗功率。通過計算，當負載損耗等于空載損耗時的效率最高負荷率如表2所示。

從表2可以看出，因低損變壓器的空載損耗下降，且其負載損耗下降較少，使其經濟負載率降低，這樣可使常用配電變壓器的經濟運行區間處于低負荷水平。如果按照計算所得的負載率選用變壓器，則會浪費空間、增加投資。在實際使用中，空載損耗是24 h運作的，而負載損耗、用電功率和時間有很大的變動，比如采用一班工作制的工廠企業的正常工作時間占總時間的比例很小，且高負荷時間短、低負荷時間長。在現實中，設計選型時多以80%～85%的負載率選用配電變壓器，以實現夠用并留有發展備用容量的目的。

2 低損配電變壓器選用分析

以1臺1 000 kVA的10 kV配電變壓器為例，分別參照某知名品牌的S7、S9、S11、S14變壓器的損耗參數計算。總損耗=空載損耗+負載損耗，每千伏安的損耗=總損耗/負載容量（kVA），并以負荷率β為X軸，每千伏安的損耗為Y軸制圖，對比配電變壓器S7、S9、S11、S14等型號的分析曲線。

以型號為S7的曲線為基數參照，與S9、S11、S14的分析曲線進行差值對比。按每千伏安的損耗數值比較各型號配電變壓器曲線的結果如圖1所示。

圖1 按每千伏安的損耗數值比較各型號配電變壓器曲線的結果

2.1 各型號的曲線分析

當負載率為1時，由數據分析可知，如果變壓器負荷為100%，則使用最多的S11配電變壓器的損耗為S7的85%，較新的S14配電變壓器的損耗為S7的73%.其在高負荷區間的數據曲線較相似，因此，提升型號對節能減排有很好的促進作用。

在低負荷區間，因低損配電變壓器不斷升級，新型低損變壓器的最高效率經濟負荷已發生變化，特別是新型低損配電變壓器的空載損耗下降較快，負荷損耗受材料因數的影響下降較慢。在教科書中，配電變壓器的最高效率經濟負荷在額定容量的70%左右的標準已不再適用，且在低負荷區出現了最高效率經濟負荷。因此，變壓器的型號越高，最高效率經濟負荷越低。

2.2 差值走向分析

與S7對比的曲線中，S7-S14和S7-S11曲線的走向明顯向上，因此，配電變壓器的負荷率越低，更換更高型號低損變壓器后的減損值越大。在實際使用中，空載損耗是24 h運作的，而負載損耗、用電功率和時間有很大的變動，比如采用一班工作制的工廠企業的正常工作時間占總時間的比例很小，且高負荷時間短、低負荷時間長。因此，經常采用輕負載配電變壓器時，應優先選用高型號的配電變壓器，且可升級已處于低負荷運行的變壓器，比如在中央空調、電梯等全負荷運行時間短、配變容量要求高的設備中，應優先選用高型號的低損配電變壓器。

在新增配電變壓器的選型中，應考慮到S7-S14與S7-S11曲線相似，因此，在選型時應考慮設備價格和使用年限。如果項目為臨時用電等年限不長的工程，則應考慮其基建負荷功率大、用時間短的特點，進而在選擇價格和型號時對比投資和回收成本的時間。

在新增配電變壓器的選型中，還應考慮到S7-S9與S7-S11曲線相似，高負荷區內S9與S11的損耗接近，因此，選型時應優先考慮設備價格。比如，在常滿高負荷運行的三班制中，在機器化和自動化生產線等負荷較大的設備中，選型時應優先考慮設備價格。

3 結束語

隨著科技的不斷進步，低損變壓器的節能減排效果越來越明顯。當新型號變壓器的價格下降后，應按實際考慮，參考設備的經濟參數指標和各行業的負荷運行特點，參照時間、設備使用年限等綜合分析，從而更好地利用電力資源。

參考文獻

[1]王孔良.用電管理[M].北京：中國電力出版社，1997.

〔編輯：張思楠〕