配電變壓器經濟調度運行措施分析

陳東臨

（國網湄洲島供電公司，福建 莆田 351154）

配電變壓器經濟調度運行措施分析

陳東臨

（國網湄洲島供電公司，福建 莆田 351154）

配電變壓器是電力系統中的核心設備，變壓器經濟運行，能夠達到節能減排的效果。文章首先對變壓器運行理論分析，進而提出實現變壓器經濟調度運行措施。

配電變壓器；經濟調度運行；措施

電力系統運行時會產生功率損耗，同時，系統中配電變壓器數量龐大且運行周期長，所帶來的損耗是不容忽視的。所以，在保障供電質量與供電安全的前提下，如何提高供電效率，減少功率損耗是配電變壓器經濟調度運行措施的主要方向。

1 配電變壓器的經濟運行分析

變壓器的工作原理即電磁感應原理。即將交流電壓加入一次繞組，產生交流電流，進而產生勵磁作用，使鐵芯中產生磁通；交變磁通同時穿過一次繞組與二次繞組，且在其中產生感應電動勢；此時，接通二次外電路負載，流出交流電，從而輸出電能。

配電變壓器在電力系統中的經濟運行可以按照無功、有功、綜合功率損耗3種情況來分析。其中，功率損耗是配電變壓器本身的抗阻產生的損耗和其輸送電能功率的損耗之比[1]。以兩臺配電變壓器為例進行分析。

假設兩臺變壓器A，B，其額定容量為Sa，Sb，且Sa＞Sb，負載功率為SP。變壓器的有功功率損耗為：

式中：ΔPa，ΔPb表示變壓器A，B的功率損耗；Pa0，Pb0表示變壓器A，B的空載功率損耗；Pak，Pbk表示變壓器A，B的短路功率損耗。

如果使變壓器A，B的功率損耗相等，通過式（1）（2）就可以計算出臨界經濟容量：

通過臨界經濟容量的計算可以看出，當變壓器的負載功率SP＞SJP時，應選擇容量較大的變壓器A；相反，變壓器的負載功率SP＜SJP時，選擇容量較小的變壓器B。

變壓器的無功功率損耗為：

式（4）、式（5）均表示配電變壓器空載時功率損耗。那么，兩臺變壓器運行時的無功功率損耗為：

式中：ΔFa，ΔFb表示變壓器A，B的功率損耗；Fa0，Fb0表示的是變壓器A，B的空載功率損耗；Fak，Fbk表示的是變壓器A，B的短路功率損耗。

計算與有功功率損耗相同，無功功率的臨界經濟容量是：

當變壓器的負載功率SP＞SJF時，選擇容量較大的變壓器A；相反，變壓器的負載功率SP＜SJF時，選擇容量較小的變壓器B。

通過比較可以得出結論：有功和無功功率損耗經濟運行相同。但也會有不同，即綜合功率運行情況。

配電變壓器綜合功率的臨界經濟容量為：

綜合以上分析發現，負載損耗是變化的，且與變壓器的負載平方成正比。為了達到最佳經濟調度運行方式，在兩臺以上的變壓器的電力系統中，配電變壓器的運行要隨著負載的變化而調度。變壓器功率損耗與負載之間的關系如圖1所示。

圖1 變壓器功率損耗與負載關系曲線

2 配電變壓器經濟調度運行措施

2.1 配電變壓器運行環境改善

配電變壓器運行的壽命與運行時周圍的溫度有很大的關系，配變電壓器運行的溫度超過正常溫度，就會縮短壽命。另外，溫度過高就會導致配變自身電阻增加，相應的負載損耗會加大。所以，對配電變壓器的運行環境改善，降低電壓器運行溫度，不僅能夠延長配電變壓器的壽命，也會減少配電變壓器的負載功率損耗。

2.2 提升配電變壓器的功率因數

在我國現有電力系統中，一般低壓電網的配電變壓器功率因數偏低，導致大量電能損耗，從而影響配電變壓器的經濟運行。配電變壓器的功率因數與其有功功率成反比關系。所以，通過減少配電變壓器的容量來提升功率因數，就可以達到提高配電變壓器的供電效率。

2.3 合理選型與分配配電變壓器

在配變電壓器選型方面，要綜合技術、資金等方面考慮，以S11、S15、非晶合金等節能型配電變壓器優先選擇[2]。節能型配電變壓器的空載功率損耗比普通的變壓器降低約28%，達到了經濟運行效果。

配電變壓器的容量分配根據負荷的變化，達到經濟調度運行的目的。比如農村電力系統，變壓器負荷高峰期持續時間短，且負荷高峰較少，變壓器容量分配依據最大負荷分配，就會出現“大馬拉小車”現象；但是按輕負荷來分配，在用電高峰期就會導致“嚴重過負荷”[3]。變壓器經濟運行時其臨界負載系數之間的關系如圖2所示。為了達到經濟調度運行，就要結合供電實際特性，對變壓器進行合理分配。

2.4 優化配電變壓器三相負荷平衡

變壓器三相負荷平衡時，其負載的功率損耗為：

式中，I表示變壓器二次負載相電流；R表示變壓器相電阻。

三相負荷不平衡時，變壓器的負載損耗為：

當變壓器三相負荷不平衡達到最大程度時，即Ia=3I，Ib=Ic=0時，這時變壓器的損耗是：

從中可以看出，三相負荷不平衡狀態到極限時，其功率損耗是其平衡時的3倍。同理，三相負荷不平衡最大程度時，無功損耗也是平衡時的3倍。

圖2 變壓器經濟運行的臨界負載系數

在實際運行中，規定三相電流平衡度在配電變壓器的出口中不能大于10%，所以，在相應的電流不平衡度在分支線路不能超過20%。因此，對電網結構要合理規劃布設，還應在電網負荷端加上測試，通過對三相平衡電流的定期測量，對發現的問題做出及時處理。除此之外，通過在線監測系統對配電變壓器進行長期監測，做到對配電變壓器三相符合調度分配及時，保證了配電變壓器的實施運行工況，起到降低節能經濟消耗的目的。

2.5 采取合理無功補償

了解到配電變壓器的負荷波動性的特點，對無功補償裝置的合理增加，比如SVC或者SVG等裝置，科學地選擇裝置分布位置。通過對裝置進行變電所集中補償和對電力負荷就地補償等措施，來對配電變壓器系統降低損耗。同時也對變壓器的功率進行提高，對變壓器自身運行中所消耗的功率進行降低。這樣能夠提高整個配電變壓器的電能輸出功率，從而達到節能降低消耗的效果。

3 結語

通過對配電變壓器功率損耗經濟容量的分析，從理論上達到對配電變壓器的經濟調度運行。通過提高功率因數、合理分配容量，三相負荷平衡等技術措施，達到對配電變壓器經濟調度運行，這對我國今后的配電網的經濟運行提供借鑒。

[1]孟杰.配電變壓器經濟運行的理論分析與措施研究[J].農業科技與裝備，2016（6）：62-63.

[2]王莉莉.配電變壓器經濟運行模式探討[J].城市建設理論研究（電子版），2015（7）：24-25.

[3]張云飛.淺析電網配電變壓器的故障分析和預防措施[J].建筑工程技術與設計，2016（16）：2413.

Analysis of economic dispatch operation measures of distribution transformer

Chen Donglin

（National Network of Meizhou Island Power Supply Company, Putian 351154, China）

The distribution transformer is the core equipment in the power system. The economical operation of the transformer can achieve the effect of energy saving and emission reduction. Firstly, the paper analyzes the operation theory of transformer, and then puts forward to realize the economic dispatch operation measures of distribution transformer.

distribution transformer; economic dispatch operation; measures

陳東臨（1990— ），男，福建莆田人，本科，助理工程師；研究方向：配電運維。