加強變壓器經濟運行管理有效降低線路損耗的分析

國家電力事業(yè)的迅速發(fā)展和電網建設與改造的深入，電力用戶對變壓器的要求越來越高，對電力變壓器的性能水平也有了更新的要求。電力變壓器是應用極為廣泛的電器設備，從發(fā)電、供電直到用電，一般需經過5次變壓過程，每次變壓都要產生一定電能損耗。由于變壓器臺數(shù)多，總容量大，所以在電力系統(tǒng)中，變壓器的總損耗約占總發(fā)電量的8%。對電力系統(tǒng)的經濟運行起到關鍵的作用。因此，對電力變壓器經濟運行區(qū)的研究具有重要的意義。

變壓器運行時將產生損耗。就是變壓器輸入功率與輸出功率之間的差值，基本上可分為銅損和鐵損兩類。銅損是負載電流流過繞組時所產生的直流電阻損耗和磁場引起的電流集膚將產生的損耗。其大小可近似認為等于負載損耗，因此為可變損耗。鐵損與變壓器鐵芯中的磁滯和渦流以及鐵芯磁通密度的幅值有關。可近似看作與磁通密度成正比。由于變壓器的鐵芯磁通密度只與變壓器的一次外施放勵磁電壓有關，只要外施一次電壓的大小一定，磁通密度幾乎與負載無關，故鐵損的大小也與一次電壓比成正比，并且基本保持不變，因此為不變損耗。

一、變損耗的方式

1、兩臺雙繞組變壓器運行

以下分析和計算，都是假定兩臺變壓器滿足并列運行的三個基本條件:a、變壓器已并列運行但沒有負荷，即兩臺變壓器均空載時，變壓器之間沒有環(huán)流;b、帶負載之后，兩臺變壓器能夠按自身的容量合理地分擔負載，使其均能最大程序的合理應用;c、兩臺變壓器所分擔的負載電流均最小，每臺變壓器的銅耗為最小，運行最為經濟。當負荷增加時，銅耗將大于鐵耗，此時若不投入另一臺變壓器，負荷繼續(xù)增加時運行就不經濟了，當一臺變壓器的銅耗等于兩臺的損耗時，投入另一臺變壓器，就有可能達到新的經濟運行點。結于本來運行在經濟點的變壓器，當負荷減小時，也就離開了經濟運行點。當負荷減小到兩臺變壓器的銅耗比一臺的鐵耗還小時，可以切除一臺運行，使損耗增加，變壓器重新回到經濟運行點。

2、合理安排運行方式

(2.1)適當提高電網的運行電壓:對于變壓器最好通過相應的改變分接開關來實現(xiàn)提高變壓器運行水平，功率損耗和電能損耗等目的，因為當加在變壓器電壓高于變壓器分接開關的額定電壓時，雖然變壓器繞組中的銅損減少，但是，由于電壓增加使得變壓器磁通密度增加，鐵損就相應地增加了，這樣就降低應得的效果。變壓器鐵芯的功率損耗與電壓平方成正比。而線路的導線和變壓器繞組中的功率損耗則與電壓的平方成反比。提高電壓質量，向用戶提供合格的電能，同時也是做好降損工作的需要。若電壓提高1%，則損耗下降約2%。因此，應根據(jù)負荷的變化對母線電壓適時調整，降低電網的電能損耗。

(2.2)變壓器經濟運行:因電力負荷一晝夜內變動的范圍較大，在選用變壓器容量時必須滿足各種情況的需要。所以，可以采取多臺變壓器并聯(lián)運行的形式，并根據(jù)負荷量的大小有選擇的投入運行，從而可限制變壓器空載運行時間。根據(jù)負荷的變化適當改變投入運行的變壓器臺數(shù)，可以減少功率損耗。變壓器的Δpo是不隨負荷變化的，而銅損則是與通過電流的平方成正比的。當負荷小于臨界負荷時，減少一臺運行較為經濟之，當負荷大于臨界負荷時，并聯(lián)運行較為合理。

3、進行電網和變壓器的改造

(3.1)改造迂回線路，消除“卡脖子”現(xiàn)象:電網規(guī)劃是電網經濟運行的基礎，規(guī)劃不好，就會出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象，使得損耗增加。因此，需對迂回供電，卡脖子的線路進行改造，制定合理的電網規(guī)劃，確保電網的安全與經濟運行。

(3.2)電網布置方式不同，電能損失和電壓損失有很大的差異。電源應盡量布置在負荷中心，這樣，可將較大的電流通過較短的導線送到用戶，以使線路損耗總最小。對負荷密度高，供電范圍大時，優(yōu)先考慮兩點或多點布置，多點布置有顯著的降損節(jié)能效益，同時有效地改善了電壓質量。對于安裝有兩臺變壓器的變電所，工廠、酒店等其他一些公共場所，則應根據(jù)變壓器現(xiàn)有的技術參數(shù)，合實際負載情況，選擇合理的變壓器運行方式，能夠實現(xiàn)變壓器的經濟運行，減少變壓器的有功功率損耗。

(3.3)國際上有許多評價變壓器能效的方法，所有的方法都要求比較變壓器價格及其損耗費用。美國在70年代后期，由于能源價格的攀升，許多電力公司開始要求所設計的變壓器應能具有最低的服務年限費用，這樣就產生了總擁有費用(TOC)法。TOC法在美國于1981年發(fā)展成為工業(yè)標準。按照TOC標準購置變壓器一直沿用至今，TOC方法是總和了變壓器的初始費用和等價現(xiàn)值的損耗費用，表達所購變壓器全面的綜合費用。我們用TOC法曾評述過配電變壓器S9型與S7型的經濟效益，比較結果說明了S9變壓器價格雖高于S7約20%，但損耗指標比S7低約21%，S9所多支村的資金可以在2～3年內從節(jié)約的損耗電費中收回。同樣，用S9變壓器更換80年前的老變壓器產品進行效益比較的結果說明，在只支付S9的設備費不計老變壓器回收價值的條件下，S9的資金也可以在2～3年內從節(jié)約的損耗電費中得到償還。截至1998年底，S7型變壓器及以前的產品已由國家先后公布淘汰，停止其生產和銷售。隨著計劃經濟向市場經濟的轉變，以及社會對節(jié)能和環(huán)保的需求，我國變壓器的效率水平將呈現(xiàn)出多樣化的趨勢。目前市場上已出現(xiàn)了比S9系列更節(jié)能的產品，如S10、S11系列等。S11系列低損耗配電變壓器設計的主導思想是比S9進一步優(yōu)化設計，改進結構，降低空載損耗，提高產品水平。同國外產品空載損耗指標比較:比日本東芝變壓器空載損耗降低39%，比意大利變壓器空載損耗降低39.6%。因此，我國目前生產的S11卷鐵心配電變壓器在空載損耗方面在國際上具有領先地位。

(3.4)盡量降低電力變壓器的能耗是變壓器制造行業(yè)潛心研究的重要課題。高損耗變壓器的改造，主要是為了節(jié)能。由于配電變壓器的負載率低，空載損耗占總損耗的70%。

以上，所以對其改造以降低空載損耗為主。對作為主變的電力變壓器的改造，則以降低負載損耗為主。但是，在兩種情況下，均要使其總損耗接近或達到低損耗的要求。改造方法分為保留鐵心改造和更換鐵心改造兩大類。

二、提高變壓器經濟運行的措施

通過上述分析可以看出，可以提高變壓器的運行效率，降耗節(jié)能，采取下述措施:

1、把好變壓器的選擇關。盡管變壓器的效率很高，但由于容量和數(shù)量很大，總損耗還是很大，最多能占到線路總損耗的20%。所以，選用優(yōu)質低損耗節(jié)能型變壓器，進一步提高效率，是降損節(jié)能的重要舉措。

2、同一變電站內兩臺主變技術參數(shù)盡可能一致，滿足并列運行條件，防止兩變之間環(huán)流出現(xiàn)。同一變電站內并列運行的兩臺主變其容量比一般不超過3:1，降低變壓器額外損耗。

3、當型號和容量不同的變壓器并列運行時，可根據(jù)變壓器的不同運行方式下，引導有功損耗和負載分配情況事先做好關系曲線，不同負荷下該投入的臺數(shù)，可通過查找曲線的方法獲得。

4、合理選擇導線截面，線路的能量損耗同電阻成正比，增大導線截面可以減少能量損耗。但當線路的導線截面增加時，線路的建設投資也增加，而且將增加有色金屬消耗量，導線截面選擇過小，在運行時將在電力網中造成過大的電壓損耗和電能損耗，致使導線接頭處溫度過高，線路末端電壓過低，并導致電動機難以起動等不正常運行狀態(tài)。所以導線的截面的選擇首先應考慮電壓降，同時按經濟電流密度來確定導線的截面。結合發(fā)熱條件，機械強度等確定導線的規(guī)格。對電力網運行的經濟性和技術上的合理性具有重要意義。

降低變壓器的損耗，提高供配電系統(tǒng)效率，是目前世界各國關注的問題。在整個供電系統(tǒng)中，配電變壓器所占比重最大，尤其在農村電網中幾乎都是配電變壓器，改進其性能，降低損耗指標，對電力系統(tǒng)節(jié)能，提高系統(tǒng)可靠性具有重要的意義。在現(xiàn)有的條件下，利用自身的運行環(huán)境，加強運行管理，可以大大降低線路損耗，提高經濟效益。