配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的理論分析與措施研究

孟杰

摘要：配電變壓器是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要設(shè)備之一，變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和降低損耗可以促進(jìn)節(jié)能減排。在分析變壓器節(jié)能、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論的基礎(chǔ)上，提出幾種實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施，以期為電力系統(tǒng)節(jié)能損耗提供基本依據(jù)。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；損耗；節(jié)能減排；措施

中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）06-0062-02

配電變壓器在電能傳輸和分配中起著重要的作用，同時(shí)，變壓器本身會(huì)產(chǎn)生一定的有功和無(wú)功的損耗。由于變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和使用數(shù)量巨大而導(dǎo)致的損耗不容忽視，因此，研究變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和降低損耗非常有必要，可以對(duì)能源使用中的節(jié)能減排起到一定的作用。

1 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是在保證變壓器安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，改善變壓器的運(yùn)行條件等技術(shù)措施，使其最大限度地降低變壓器在運(yùn)行中的損耗。

1.1 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論

根據(jù)變壓器在電力系統(tǒng)運(yùn)行中所起到的作用，在計(jì)算其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)可以分為3種情況，即按照有功功率損耗、無(wú)功功率損耗、綜合功率損耗的基準(zhǔn)分析。有功功率損耗考慮的是節(jié)約電能為主，無(wú)功功率損耗考慮的是提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，綜合功率損耗則是二者兼顧。

1.2 經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)

在電力系統(tǒng)中，功率有有功功率和無(wú)功功率的區(qū)分。在變壓器的運(yùn)行中，有綜合功率的概念，即變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗形成的網(wǎng)絡(luò)附加的有功損耗之和。功率損耗率即為變壓器本身?yè)p耗與其傳輸?shù)墓β蕮p耗之比。功率損耗率與負(fù)載率的函數(shù)關(guān)系如圖1所示。曲線中有一個(gè)最低點(diǎn)，此時(shí)的負(fù)載率稱為有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。

1） 有功功率損耗和損耗率。變壓器有功損耗ΔP和損耗率ΔP%可按下式計(jì)算：

ΔP=P0+β2PK （1）

ΔP%=■=■×100% （2）

式中：P0為變壓器的空載損耗；PK為變壓器的負(fù)載損耗；β為變壓器的負(fù)載率；Se為變壓器的額定容量；cosφ為負(fù)荷功率因數(shù)；P1為變壓器一次側(cè)輸出功率。

其中，負(fù)載率可以表示為：

β=■ （3）

式中：P2為變壓器二次側(cè)輸出功率。

變壓器效率可以表示為：

η=■=■ （4）

公式（4）對(duì)β求導(dǎo)便可以得到最佳負(fù)載率，即空載損耗等于負(fù)載損耗。

2） 變壓器綜合功率損耗和損耗率。變壓器綜合功率損耗ΔPZ和損耗率ΔPZ%可按下式計(jì)算：

ΔPZ=ΔP+KQΔQ=P0Z +β2PKZ （5）

ΔPZ%=■×100% （6）

式中：KQ為無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量；P0Z為空載綜合功率損耗；PKZ為額定負(fù)載綜合功率損耗。

無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的物理意義為：變壓器每增加或減少1 kvar無(wú)功功率所造成的有功損耗的增加或減少量。

變壓器綜合最佳負(fù)載率：

βjZ=■ （7）

P0Z=P0+KQQ0 （8）

PKZ=PK +KQQK （9）

式中：KT為負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)，一般取1.05；QK為無(wú)功漏磁損耗；SK為變壓器短路試驗(yàn)時(shí)電源側(cè)的視在功率。

1.3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間劃分

根據(jù)不同的負(fù)載率區(qū)間，變壓器在運(yùn)行時(shí)體現(xiàn)不同的經(jīng)濟(jì)性，劃分為3個(gè)區(qū)間：經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)、最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)（如圖2所示）。

1） 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)（可運(yùn)行范圍）。βjZ2≤β≤1.00，此區(qū)間變壓器損耗率低于其在額定負(fù)載的損耗率。2） 最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)（優(yōu)選運(yùn)行范圍）。1.33βjZ2≤β≤0.75，此區(qū)間變壓器運(yùn)行效率更高。3） 非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)（大馬拉小車運(yùn)行范圍）。0≤β≤βjZ2，此區(qū)間變壓器損耗高，效率最低。

2 調(diào)節(jié)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施

配電變壓器本身的損耗很大，為了節(jié)約能源、降低損耗，可以根據(jù)不同的情況控制變壓器的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.1 提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)

提高網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行意義重大。功率因數(shù)的提高能夠有效減少變壓器的需用容量。降低電能損耗、提高架空線路和變壓器的輸送電能的效率，即提高變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)中通常采用裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置提高功率因數(shù)的措施。

2.2 合理選擇變壓器的運(yùn)行方式

常規(guī)變電站通常由兩臺(tái)變壓器帶負(fù)荷供電，其目的在于由于負(fù)荷的變化或季節(jié)影響到用電量時(shí)，改變變壓器的運(yùn)行方式。變壓器的使用通常留有一定的裕度，低谷負(fù)荷可由單臺(tái)變壓器供電，高峰負(fù)荷由兩臺(tái)變壓器同時(shí)供電，目的是使負(fù)荷處于最佳運(yùn)行區(qū)域，減少配電變壓器的有功損耗，使得網(wǎng)絡(luò)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 保證三相負(fù)荷平衡

電力系統(tǒng)中，由于輕載和空載的原因會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)三相系統(tǒng)的負(fù)荷分布不平衡，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生不平衡電流、電壓，增大系統(tǒng)的損耗。系統(tǒng)不平衡嚴(yán)重時(shí)，損耗可以增大到正常時(shí)的3倍。為此，需要采取一定的措施限制系統(tǒng)不平衡現(xiàn)象的發(fā)生，保證變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.4 定期或不定期檢查維護(hù)

電力變壓器的常年運(yùn)行勢(shì)必會(huì)發(fā)生或大或小的故障，因此對(duì)變壓器進(jìn)行維護(hù)是十分必要的。不定期地對(duì)配電變壓器進(jìn)行巡視、檢查，查看變壓器油位，查看高低壓套管有無(wú)閃絡(luò)、放電痕跡；定期檢查變壓器接地是否良好，檢測(cè)接地電阻及接地引下線是否安全等，確保設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

變壓器運(yùn)行中損耗非常大，對(duì)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況加以分析和研究十分有必要。本課題以變壓器運(yùn)行理論為根本出發(fā)點(diǎn)，兼顧不同的研究目的，提出實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施，以期為電力行業(yè)的節(jié)能減排做出一定的貢獻(xiàn)。

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Abstract： The distribution transformer is one of the important equipment operating in power system， therefore economic operation and loss reduction can promote energy conservation and emission reduction. This paper put forward some measures to realize economic operation of the transformer on the basis of analyzing the theory of transformer energy saving and economic operation， so as to provide basic reference for energy conservation and consumption reduction in power system.

Key words： distribution transformer； economic operation； loss； energy conservation and emission reduction； measure