變電所主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況分析

劉莉

摘要：文章論述了變壓器在正常運(yùn)行的條件下及滿足供電量和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，如何合理調(diào)整配電變壓器，負(fù)載調(diào)整的優(yōu)化，使其達(dá)到降低損耗，節(jié)約能源和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的良好效果。電力變壓器作為電力系統(tǒng)電壓變換的主要設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于輸電和配電領(lǐng)域，變壓器容量的選擇直接影響到電網(wǎng)的運(yùn)行和投資。要達(dá)到節(jié)能的目的，必須要選擇合理的運(yùn)行方式，加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行管理。

關(guān)鍵詞：變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；負(fù)載率；損耗；電網(wǎng)升壓改造

中圖分類號(hào)：F426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0149-02

變壓器是變換交流電壓﹑電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電變壓器原理圖流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯或（磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。在發(fā)電機(jī)中，有兩種運(yùn)動(dòng)一種是線圈通過(guò)磁場(chǎng)或是磁場(chǎng)通過(guò)線圈，都是感應(yīng)其中的電勢(shì)，與線圈相交的磁通數(shù)量變化但卻保證磁通值不變，這就是互感應(yīng)的原理。變壓器也是一種利用變換電壓，電磁互感應(yīng)，電流和阻抗的

器件。

正確的選用變壓器臺(tái)數(shù)，容量，型號(hào)，不斷地調(diào)整用電負(fù)荷和采取合理的運(yùn)行方式，是用電共同關(guān)心的問(wèn)題，但是在實(shí)際工作中，人們往往出現(xiàn)一些片面的觀念和看法，有的認(rèn)為變壓器的負(fù)載率均應(yīng)在0.7～0.8時(shí)效率最高，同時(shí)為了少付電費(fèi)和減少設(shè)備投資，經(jīng)常選用小容量的變壓器。兩臺(tái)變壓器本應(yīng)并聯(lián)運(yùn)行，卻只能投入一臺(tái)而另一臺(tái)備用，本應(yīng)該用大變壓器負(fù)荷卻仍用小變壓器帶，有的人片面選用大變壓器，最求最佳負(fù)載率，這樣的觀點(diǎn)，會(huì)造成浪費(fèi)能源貨增大投資。

一、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的理論基礎(chǔ)：要分析變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要以變壓器技術(shù)參數(shù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要通過(guò)不一樣的運(yùn)行方式進(jìn)行組合，以便能找出降低變壓器自身功率損耗的方法（公式a﹑b）。因此，變壓器的有功功率比和無(wú)功功率損耗的計(jì)算式是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)算式。與此同時(shí)，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是使電力系統(tǒng)損耗下降的重要方法，變壓器的綜合功率分析計(jì)算也應(yīng)是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)理論依據(jù)。

a有功損耗 ΔP=P a+P k（S/SEB）2=Pa+P kβ2

b無(wú)功損耗 ΔQ=Q a+Q k（S/SEB）2=Qa+Qkβ2

其中：Qa=（Ia%） SEB×102Q k=（Uk%）SEB ×102式中，Pa為變壓器的空載損耗（kW）；Pk為變壓器的短路損耗（kW）；Uk%為變壓器阻抗電壓（%）；Ia%為變壓器空載電流（%）；SEB為變壓器額定容量（kVA）；Ｓ為變壓器通過(guò)的負(fù)荷；β為變壓器的負(fù)荷系數(shù)，定義為β＝S/SEB

二、降低變壓器的損耗

（一）電網(wǎng)升壓改造

電網(wǎng)升壓改造是指在用電負(fù)荷增長(zhǎng)，造成線路輸送容量不足或者能耗大幅度上漲，達(dá)到明顯不經(jīng)濟(jì)的地步，以及為了簡(jiǎn)化電壓等級(jí)，淘汰非標(biāo)準(zhǔn)電壓所采取的技術(shù)措施。

（二）合理調(diào)整運(yùn)行電壓和選擇配電電壓

1．合理調(diào)整電壓是指通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓和變壓器分接頭，在母線上投切電容器及調(diào)相機(jī)調(diào)壓手段，在保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上適度的調(diào)整。調(diào)整電壓的方法如下：（1）改變發(fā)電機(jī)端電壓進(jìn)行調(diào)壓：選用發(fā)電機(jī)的P～Q曲線調(diào)壓；將發(fā)電機(jī)改為調(diào)相運(yùn)行調(diào)壓；利用發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行調(diào)壓。（2）利用變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓。（3）利用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓：利用串聯(lián)電容器調(diào)壓；利用并聯(lián)電容器調(diào)壓；利用調(diào)相機(jī)調(diào)壓；利用并聯(lián)電抗器調(diào)壓。

2．合理的選擇供配電電壓，在額定電壓允許條件下，提高引入的高壓電壓等級(jí)，是降低線損耗率的有效方法，一般在35kV及以上供電的電網(wǎng)中，每提高運(yùn)行電壓1%，可降低損耗1.2%。

（三）變壓器容量

空載和負(fù)載損耗與變壓器容量有關(guān)，容量越大每千瓦VA用料越節(jié)省，效率越高。變壓器在傳遞功率過(guò)程中要產(chǎn)生不小的損耗，分別為負(fù)載損耗和空載損耗，在確保變壓器安全和可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，要選用損害消耗低的變壓器。我國(guó)節(jié)約能源型號(hào)變壓器在質(zhì)量方面已達(dá)較高水平，要想使變壓器的負(fù)荷率最佳，其運(yùn)行效率也最高，損耗則最低則要合理選擇變壓器的容量。大多數(shù)人認(rèn)為配電變壓器負(fù)荷率為額定容量的70%～80%較為合適，而對(duì)主變壓器則應(yīng)盡量按最大需求量選擇容量，以滿足供電的需求，并以此來(lái)計(jì)算基本的用電費(fèi)用，確保變壓器在經(jīng)濟(jì)﹑安全可靠地狀態(tài)下運(yùn)行。

（四）減少空載損耗

對(duì)暫時(shí)不用供電回路，應(yīng)及時(shí)斷開(kāi)電源線路，以減少線路上的空載運(yùn)行損耗，一般可達(dá)3%～5%。

（五）應(yīng)用節(jié)約能源型無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償和無(wú)功分散

采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備提高負(fù)載的功率因數(shù)，提高運(yùn)行效率，減少無(wú)功損耗。無(wú)功補(bǔ)償就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗。

三、變壓器的負(fù)載率

負(fù)載率事特指負(fù)載最大時(shí)對(duì)應(yīng)的負(fù)載率，而不是指隨負(fù)載變化而變化的變壓器實(shí)際負(fù)載率。所謂經(jīng)濟(jì)負(fù)載率是指負(fù)載最大時(shí)﹑能使變壓器有功損耗最低﹑即效率最高所對(duì)應(yīng)的變壓器負(fù)載率。一般變壓器滿載銅損與鐵損之比等于3時(shí)，而負(fù)載率57.7%其效率最高，因此負(fù)載率維持在50%～65%之間運(yùn)轉(zhuǎn)最為理想。當(dāng)變壓器的銅損等于鐵損時(shí)，或者說(shuō)固定損耗等于可變損耗時(shí)，變壓器的損耗最小，效率最好。這時(shí)的負(fù)載率為最棒的負(fù)載率。我國(guó)70年代以后生產(chǎn)的變壓器βjp在0.4～0.55之間，近年來(lái)低損耗變壓器的βjp在0.45左右。低損耗變壓器比70～80年代生產(chǎn)的變壓器損耗平均降低24%左右，若能從節(jié)約能源的角度上出發(fā)，應(yīng)該盡量使變壓器負(fù)載率在接近最佳負(fù)載率的情況下運(yùn)行最好。

負(fù)載狀態(tài)的分類如下：

1．正常周期性負(fù)載：在周期性負(fù)載中，某一段時(shí)間因周?chē)h(huán)境溫度偏高，過(guò)超過(guò)額定的電流，但可以用較低的其他時(shí)間里的環(huán)境溫度，或低于額定電流進(jìn)行補(bǔ)償。以熱老化觀點(diǎn)出發(fā)，它與設(shè)計(jì)采用的施加額定負(fù)載在環(huán)境溫度下是等效的。

2．短期急救負(fù)載：要求變壓器大幅度超過(guò)額定電流運(yùn)行在較短的時(shí)間里，此種負(fù)載可能導(dǎo)致然組熱點(diǎn)溫度達(dá)到危險(xiǎn)地程度，使絕緣強(qiáng)度暫時(shí)下降。

3．長(zhǎng)期急救周期性負(fù)載：要求變壓器長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定電流下或在溫度較高的環(huán)境中運(yùn)行，這種運(yùn)行狀況可能持續(xù)幾個(gè)星期或是幾個(gè)月，雖然不會(huì)直接危及絕緣的安全性能，但將加速變壓器的老化。

本文對(duì)變電所主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況分析，通過(guò)對(duì)變壓器本身，變壓器損耗的分析以及變壓器負(fù)載率的討論，在保證變壓器正常工作運(yùn)行及滿足其供電的需求的條件下提出比較實(shí)用的變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，合理的對(duì)變壓器的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化。減少變壓器各種損耗，控制負(fù)載率使變壓器的壽命相對(duì)延長(zhǎng)并且能發(fā)揮比較滿意的功效。

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（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）