利用變壓器的效率曲線合理組織電力網的經濟運行

蔣濤四川省綿陽市河道管理局

利用變壓器的效率曲線合理組織電力網的經濟運行

蔣濤
四川省綿陽市河道管理局

在電力網的運行中，變壓器的有功損耗是不容忽視的，它約占整個線損指標中的10%—30%。變壓器的功率損耗是由鐵芯損耗和繞組損耗組成的，繞組損耗要隨負荷的變化而變化。在變壓器運行時，根據其負荷變化和變壓器的固定參數，可以制定出變壓器的效率曲線，利用它，可以合理組織電力網經濟運行，使系統盡量處于最佳運行狀態，又能降低損耗，使變壓器達到最佳工況。

一、數學模型的建立

當有N臺同容量變壓器并列運行時，其變壓器的總損耗△PT（n）為：

變電站輸出的有功功率為：

SN表示一臺變壓器的額定容量；

△Po、△Pd分別表示變壓器的空載損耗和短路損耗；

Ssr、Psr分別表示輸入變電站的視在功率和有功功率；

Psc表示變電站輸出的有功功率。

COS?sr為變電站的輸入功率因素，則有：

變壓器的效率用η表示，則有：

把（A）、（B）、（C）式帶入（D）式，整理后有COS?srCOS?sr是兩個變量。因此，η是Ssr、COS?sr的二元函數。

sr

我們來求它的極值條件，對（E）式求偏導函數

COS?sr不同值時，η'max有不同的值。

然而，在實際系統運行中，功率因數不可能達到極值條件的要求。從上面數學模型看出，變壓器的效率是隨功率因素和負荷的變化而變化的。

二、效率曲線的制作

表1

下面，我們以電力網常采用的2×5000KVA容量的變電站為例，來說明效率曲線的制作和運用：

S9系列5000KVA變壓器的參數為：△Po＝4.2kw,△Pd＝27.9kw。當通過主變的負荷發生變化時，通過計算其效率有下列值。（見表1）

從表1數字直觀地看到（也可從式（E）的效率曲線方程式），在同一負荷率情況下，隨著COS?sr的增加，效率值也越高；在同一COS?sr值情況下，隨著負荷率的增大，效率也增大，達到一定值后，效率反而下降。以此說明變壓器的效率是有極值的，同我們前面解析分析是一致的。

當COS?sr＝0.8時的效率曲線見圖1。

由效率曲線圖可知，在負荷率較小時，投入一臺主變比兩臺主變并列運行時的效率高，隨著負荷率增大，兩臺主變并列運行時的效率高。那么，究竟在多大負荷率情況下，投入一臺或兩臺呢？只要我們找到效率曲線點所對應的負荷（稱為臨界負荷SLJ），就可以確定其經濟運行方式。

N臺和（N-1）臺效率曲線相交時，有ηN＝ηN-1，由（E）式有：

圖1 效率曲線圖

當輸入功率Ssr＜SLJ時，宜投入（N-1）臺變壓器并列運行；當Ssr＞SLJ時，宜投入N臺變壓器并列運行。

對于上例，其臨界功率由（G）式有

三、結論

根據效率曲線，可以合理組織變壓器經濟運行。一般情況下，可少損失數萬千瓦時電量，甚至可達到十萬千瓦時電量，若負荷的功率因數較低時，變壓器的電能損失減少量就更加明顯。對于一個由若干變電所形成的電力網來說，若系統都組織變壓器經濟運行，那么光變壓器損失這一項就可以少損失電量達數十萬千瓦時。因此，每個變電站都根據主變參數作出各自的效率曲線，并確定其臨界功率，以便根據季節性變化的負荷組織變壓器經濟運行，盡量提高功率因數，使變壓器工作在高效區或接近高效區。在地方電力網中，枯水期電力嚴重不足，嚴重地影響了工農業生產和人民生活，產生了極大的社會影響，系統的經濟運行就顯得更為重要了。在這期間，除組織變壓器經濟運行外，一方面可以利用系統中的無功容量，盡量提高系統的功率因數，另一方面，可根據各變電站的負荷情況，參照變壓器的高效區，合理分配變電站的負荷，以減少電能損失，充分發揮每一千瓦時電的利用率。

對于主變臺數大于兩臺的變電站，利用變壓器效率曲線進行經濟運行，其效果更為明顯。

有些采用母子式容量的變電站，其效率曲線的制作可參照上面作法，但要注意：

①其容量不同，各種損耗參數也不同；

②變電站的容量不能全部利用。

蔣濤（1959-），男，漢族，四川省綿陽市人，四川省綿陽市河道管理局副局長，高級工程師，大學本科，研究方向：水利電力工程的建設運行及管理。