電力變壓器的經(jīng)濟運行與分析

張準(zhǔn)英

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，變壓器的工作職責(zé)主要是將電壓升高并將電能輸送到用電地區(qū)，或者降低電壓使其達到各級使用電壓范圍。變壓器的經(jīng)濟運行能夠有效提升其使用壽命、減少功能性損耗，并且能顯著提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。本文簡述電力變壓器的損耗特征，并對常見損耗問題提出優(yōu)化策略，旨在為構(gòu)建經(jīng)濟型電力系統(tǒng)提供參照。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;經(jīng)濟運行;優(yōu)化策略

電能是現(xiàn)代生活中最重要的能源之一，人們的衣食住行都離不開電，人類的生產(chǎn)力也因使用電能而得到了質(zhì)的提升。伴隨國家經(jīng)濟實力的不斷增強，城市和居民對供電質(zhì)量的要求也在不斷提升，電力系統(tǒng)中原有電力變壓器因為設(shè)備陳舊、無功補償措施不足等問題的出現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行得不到保障。因此，使電力變壓器的運行更加經(jīng)濟穩(wěn)定，已經(jīng)成為電力工作人員普遍關(guān)注的重要問題。

1 電力變壓器的損耗原因

電力變壓器的損耗原因主要分為有功損耗和無功損耗兩種。其中有功損耗又可細分為雜散損耗、鐵耗和銅耗三種，產(chǎn)生這三種損耗的原因是因為電力變壓器內(nèi)部元件受到電流、磁場諧波等因素的影響產(chǎn)生不同程度的損害，繼而影響電力變壓器的使用壽命和穩(wěn)定性。無功損耗主要指電力變壓器不對外做功，需要提供能量轉(zhuǎn)換平臺以使磁場電功率穩(wěn)定運行，會損傷電力設(shè)備的質(zhì)量[1]。

2 影響電力變壓器經(jīng)濟運行的因素

2.1 用電負荷過重

隨著社會經(jīng)濟活動的活躍，用電需求直線上升，許多變電站負荷過重，尤其是在夏季或各單位的用電高峰期，電力變壓器負擔(dān)過重，很難保障其經(jīng)濟運行。另外，在國家舉行一些重要的慶典活動或節(jié)日期間，為使供電安全性更高，需要電力變壓器保障供電穩(wěn)定運行，因而很難保障其經(jīng)濟運行。另外在電網(wǎng)系統(tǒng)開展重大檢修時，也無法讓電力變壓器進行經(jīng)濟運行，以規(guī)避電力系統(tǒng)可能會出現(xiàn)的安全隱患或事故。

2.2 切換設(shè)備產(chǎn)生能耗

在兩臺電力變壓器同時運行時，必須通過切換使用電力變壓器來保障二者都能穩(wěn)定運行，但是在對電力變壓器進行切換時會存在安全隱患。部分電力系統(tǒng)負荷率較低，電力負荷在不同時期差異性大，所以必須采用先進的設(shè)備每天切換電力變壓器，由于切換變壓器使得設(shè)備使用時間減少，且切換設(shè)備會使設(shè)備故障頻發(fā)，經(jīng)常對設(shè)備開展的檢修工作也使得電力變壓器無法經(jīng)濟運行[2]。

2.3 技術(shù)有待提升

影響電力變壓器經(jīng)濟運行的重要問題就是相關(guān)技術(shù)有待提升，根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)中的普遍情況來看，對電力變壓器經(jīng)濟運行的相關(guān)內(nèi)容多采用人工分析和計算，工作效率低，結(jié)果準(zhǔn)確性差，技術(shù)亟待提升。很多電力企業(yè)在設(shè)計電力系統(tǒng)時，會出于對負荷的前瞻性考慮，選擇偏大的電力變壓器，設(shè)備所能承載的電荷遠超實際需求。并且部分設(shè)備用電季節(jié)性、時效性較強，很多大型負荷設(shè)備每天僅會運行幾個小時，例如空壓機、鍋爐，民用空調(diào)等，但是為了使供電安全性得到保障，電力變壓器往往全天輕載甚至空載運行[3]。

3 電力變壓器經(jīng)濟運行的優(yōu)化策略

3.1 提升電力變壓器設(shè)備管理水平

管理人員應(yīng)善于總結(jié)區(qū)域日常供電需求規(guī)律，結(jié)合國家節(jié)日、活動、慶典等特殊用電情況作為審核依據(jù)，更有針對性地調(diào)整電壓率。需要加大核查、總結(jié)地區(qū)用電負荷，根據(jù)總結(jié)出的用電規(guī)律科學(xué)調(diào)控電力變壓器的經(jīng)濟運行方案，避免出現(xiàn)空載供電或負荷過重等情況，減少對電力變壓器經(jīng)濟運行的阻礙因素。

為了使區(qū)域內(nèi)的電力變壓器能一直保持穩(wěn)定運行，需要定期對其進行檢修和維護，降低設(shè)備出現(xiàn)損壞的概率，節(jié)約維修成本，提升設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性。加強應(yīng)對故障的能力，做好應(yīng)急預(yù)案，確保能以最短的時間恢復(fù)電力變壓器的穩(wěn)定運行，最大限度減少因變壓器故障對周圍居民用電帶來的不便。加強對電力變壓器元件的更換和養(yǎng)護，及時排查設(shè)備出現(xiàn)損壞的原因，降低周圍環(huán)境的影響因素，延長設(shè)備的使用時間。

3.2 優(yōu)化電力變壓器經(jīng)濟運行技術(shù)

為更科學(xué)地選取電力變壓設(shè)備，管理人員應(yīng)在為地區(qū)規(guī)劃供配電系統(tǒng)時，根據(jù)區(qū)域的電力負載情況明確參數(shù)，使電力變壓器在持續(xù)運行的狀態(tài)下?lián)p耗率最小。在對電力變壓器的經(jīng)濟運行方案進行設(shè)計時，設(shè)計者需針對變壓器的設(shè)備型號和運行原理明確其負荷狀態(tài)，科學(xué)地設(shè)計優(yōu)化方案，提升設(shè)備的散熱性能，使得系統(tǒng)穩(wěn)定運行。變壓器的損耗與其降壓次數(shù)的關(guān)系成正比，通過降低其降壓數(shù)量，能有效強化變壓器的經(jīng)濟運行能力。相較于兩線圈變壓器，自耦變壓器的有功損耗和無功損耗更低，因此，在符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可將變比小于2的變壓器更換為自耦變壓器[4]。功率因數(shù)也是影響變壓器有功和無功損耗的重要因素之一，變壓器的有功和無功損耗與功率因數(shù)的變化成反比，即功率因數(shù)提高，變壓器的有功和無功損耗降低;反之功率因數(shù)降低，變壓器的有功和無功損耗升高，因此，應(yīng)盡可能增加功率運輸，提升電力變壓器的經(jīng)濟運行效率[5]。

3.3 相間調(diào)整符合的優(yōu)化

確認供電負荷滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時，如三相負荷所產(chǎn)生的不均衡上升至最高，變壓器實際有功功率將會隨之下降，且下降空間超出3倍。與此同時，由于三相負荷不均衡狀況形成，還會誘發(fā)后續(xù)出現(xiàn)低壓線損問題隨之出現(xiàn)。此外，當(dāng)輸送功率相等時，三相負荷還會出現(xiàn)不對稱狀況，進一步導(dǎo)致低壓線路及變壓器的損耗開始加大，最終限制電力變壓器的經(jīng)濟性提升。

3.4 選擇高效節(jié)能產(chǎn)品

選擇電力變壓設(shè)備時，應(yīng)優(yōu)先選擇先進的節(jié)能型變壓設(shè)備，不僅能極大程度節(jié)約能源，且新型變壓設(shè)備能承載更大負荷變化。為使電力變壓器能實現(xiàn)經(jīng)濟運行，供電公司應(yīng)及時更換原有高耗能設(shè)備，積極采用先進設(shè)備才能使其實現(xiàn)經(jīng)濟運行[6]。

3.5 采用電容無功補償

電力變壓器的有功損耗和無功損耗會隨著功率因素的變化而變化，功率因數(shù)升高，變壓器的有功損耗和無功損耗會隨之下降。因此，可通過提升功率因數(shù)的方式提高電力變壓器的經(jīng)濟運行。根據(jù)電力變壓器總功率的不同，提高功率因數(shù)的方式各有不同，對總功率在50～80kVA的電力變壓器來說，可通過手動補償回路的方式提升功率因數(shù);總功率在100kVA以上的電力變壓器則應(yīng)采用自動補償回路的方式提升功率因數(shù)。將電力變壓器額定容量的15～30%數(shù)值設(shè)定為無功補償容量，分別設(shè)置三個手動或自動控制的回路，將補償器安裝在電力變壓器配電箱中。雖然此種方式能有效優(yōu)化變壓器的經(jīng)濟運行，但技術(shù)人員應(yīng)加強對功率因數(shù)的監(jiān)督力度，隨時觀察功率因數(shù)的變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施，及時更改負荷分配，并且重新計算電力變壓器的功率因數(shù)，更改配電箱中的無功功率補償設(shè)備，實現(xiàn)利用升高電力變壓器功率因數(shù)降低其有功和無功損耗的目的[7]。

3.6 民用負荷錯峰用電

民用電負荷特征明顯，分布不均勻，高峰負荷時段多為晚上和周末。工作人員應(yīng)充分考慮民用電的特征，安排民用電中的企業(yè)等錯峰用電。既能正常供應(yīng)居民日常生活所需用電，也能保障企業(yè)生產(chǎn)。在民用電夏季的使用高峰時期，可以聯(lián)合有關(guān)單位和部門，合理調(diào)整部分市政工程的施工時間，如排污、抽水等，最大限度減少其他因素對居民用電高峰的影響。穩(wěn)定電力變壓器的投運容量，并且最大限度保證居民能連續(xù)、正常用電。

3.7 及時記錄電力變壓器的運行情況

電力企業(yè)應(yīng)安排專業(yè)人員，對電力變壓器的運行情況、運行參數(shù)、實際負荷等數(shù)據(jù)進行及時的記錄，并為相關(guān)資料建立專門檔案，以便電力變壓器在運行中出現(xiàn)各項狀況時，工作人員能根據(jù)記錄，對電力變壓器的工作狀況展開分析，能夠更有效地開展對電力變壓器的相關(guān)維護工作。記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)包括電力變壓器的生產(chǎn)廠家信息、設(shè)備型號信息、輸送電能容量、壓力值等。

結(jié)束語：

有效推進落實電力變壓器的經(jīng)濟運行方案，能夠切實提升電網(wǎng)系統(tǒng)的可控性，更新老舊的電力變壓設(shè)備，讓電力系統(tǒng)的運行更加節(jié)能高效。并且以地區(qū)實際用電規(guī)律和特征作為參考科學(xué)調(diào)整供電設(shè)備，減少輕載或空載現(xiàn)象，降低能源損耗。所以，電力變壓器的經(jīng)濟運行需要以科學(xué)的設(shè)計方案、明確的電網(wǎng)構(gòu)建參數(shù)為基準(zhǔn)，設(shè)計科學(xué)合理的管理方案，才能使地區(qū)的電力系統(tǒng)得到穩(wěn)定、安全的運行保障。

參考文獻：

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[3]侯永剛. 電力變壓器經(jīng)濟運行分析[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2013（27）：113-113.

[4]劉開全. 電力變壓器的經(jīng)濟運行與分析[J]. 四川電力技術(shù)， 2008， 31（1）：54-54.

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[6]陳家春. 電力變壓器故障缺陷原因分析及措施[J]. 電世界， 2019， v.60;No.706（12）：30-32.

[7]白禹. 66kV電力變壓器安全運行分析[J]. 電力系統(tǒng)裝備， 2020， 000（007）：169-170.

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