變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式與實(shí)現(xiàn)方法

摘 要 在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13462-92中，這樣定義變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指的是在經(jīng)濟(jì)技術(shù)允許以及保證安全生產(chǎn)條件下，運(yùn)用優(yōu)選運(yùn)行方式，進(jìn)行適當(dāng)?shù)呢?fù)載調(diào)整，改善變壓器運(yùn)行的條件，減少變壓器對(duì)電能的損耗。實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能夠降低投資、充分運(yùn)用設(shè)備、從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電。因此，我們有必要對(duì)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行探討，從而不斷推進(jìn)節(jié)約型社會(huì)和低碳型社會(huì)的建設(shè)。

關(guān)鍵詞 變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式；實(shí)現(xiàn)方式

中圖分類號(hào) TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)071-0216-02

如今我們都在倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和低碳型社會(huì)，變壓器的使用能夠很好幫助我們節(jié)約用電。變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在保證變壓器正常運(yùn)行、傳輸?shù)碾娏磕軌驖M足生產(chǎn)的需要的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用現(xiàn)有的設(shè)備，通過(guò)選擇變壓器運(yùn)行的最佳方式、變壓器的運(yùn)行位置以及優(yōu)化負(fù)載調(diào)整器等措施技術(shù)，最大程度上降低變壓器對(duì)電能的損耗，從而提高電源側(cè)功率。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密分析計(jì)算的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，能夠在少花投資甚至是不花投資的基礎(chǔ)上，運(yùn)用科學(xué)的管理辦法，利用已有的設(shè)備，達(dá)到節(jié)約用電的目的。

1 變壓器的并聯(lián)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式分析

變壓器的并聯(lián)運(yùn)行方式有很多優(yōu)點(diǎn)。它可以將負(fù)荷合理分配、改善變壓器電壓調(diào)整率、提高電壓的質(zhì)量，從而使得變壓器的總損耗降到最低。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，運(yùn)行變壓器的工作人員先要做好統(tǒng)計(jì)以及計(jì)算等工作。這是由于變壓器的損耗由兩部分構(gòu)成，只要將變壓器投入到電網(wǎng)中，即使沒(méi)帶有電荷，也會(huì)產(chǎn)生一定的空載損耗。在負(fù)載后，出現(xiàn)可變損耗，并且和變壓器負(fù)荷電流平方成正比變化規(guī)律，由此可見(jiàn)如果我們將數(shù)臺(tái)變壓器并聯(lián)，就要按照負(fù)荷的變化確定投入的臺(tái)數(shù)，這樣做是為了使投入變壓器產(chǎn)生的總固定損耗與可變損耗的和為最小值。變壓器在并聯(lián)運(yùn)行中的電壓比、容量以及阻抗的百分?jǐn)?shù)是相同的，因此他們的負(fù)荷也是相同的。在總負(fù)荷不變的情況下，我們可以討論總損耗和并聯(lián)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)以及各臺(tái)變壓器自身?yè)p耗的關(guān)系。

假如我們?cè)O(shè)有N臺(tái)相同的變壓器處在并聯(lián)運(yùn)行的環(huán)境中，我們可以運(yùn)用公式進(jìn)行探討分析：

WN=NPKN（St /NSN）2 （1）

在此式中：WN指的是：N臺(tái)變壓器進(jìn)行并聯(lián)產(chǎn)生的總損耗，

單位是KW

PKN指的是：額定負(fù)荷中的可變損耗，單位是KW

SN指的是：額定容量，單位是KVA

SL指的是：幾臺(tái)變壓器的總負(fù)荷，單位是KVA

若是有（N-1）臺(tái)變壓器進(jìn)行并聯(lián)，那么它們的總損耗為：

W（N-1）=（N-1）PFe+（N-1）PEN[SL/（N-1）SN]2 （2）

在這個(gè)式子中，PFe指的是：一臺(tái)變壓器固定的損耗，單位是KW

如果W（N-1）＜WN，也就是說(shuō)若是有（N-1）臺(tái)變壓器投入使用，可以獲得經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。反之，若是W（N-1）＞W(wǎng)N，那么就說(shuō)明投入N臺(tái)變壓器進(jìn)行使用更為經(jīng)濟(jì)可行。同理可得若是W（N-2）＜W（N-l）那么就說(shuō)明投入（N-2）臺(tái)變壓器使用更為經(jīng)濟(jì)，那么我們就可以將（2）式進(jìn)行簡(jiǎn)化，可以得出

（SL/SN）2＜N（N-1）PFe/PKN （3）

從（3）式中我們可以看出，在總負(fù)荷相同的情況下，（N-1）臺(tái)變壓器和N臺(tái)變壓器并聯(lián)情況相比，（N-1）臺(tái)變壓器的總損耗小于N臺(tái)變壓器的總損耗。

因?yàn)楦髋_(tái)變壓器在PFe=β2PKN的情況下效率可以達(dá)到最高，那么我們將其帶入（3）式中，可以得出：

（SL/SN）2＜β2N（N-1） （4）

在這個(gè)式子中，β指的是：變壓器最高效率時(shí)候的負(fù)載率。

我們知道，變壓器的負(fù)載率即β的值是可以變化的，因?yàn)棣碌闹挡煌宰儔浩鞯淖罡咝室膊煌?，因此并?lián)運(yùn)行的變壓器若是想要得到最高效率，那么我們就要讓總損耗降到最低。與此同時(shí)，我們還要考慮到兩個(gè)因素，即是投入變壓器的臺(tái)數(shù)以及負(fù)載率，事實(shí)上我們就是要考慮到用戶對(duì)變壓器的負(fù)載性的要求。我們應(yīng)該根據(jù)不同的負(fù)載率，選擇不同的鐵、銅損比值變壓器。由此，我們可以得出（5）式即：

PKN/PFe=a （5）

在此式中，a指的是：變壓器的鐵、銅的損比值。我們將a帶入（3）式中，可以得出：

（SL/SN）2＜N（N-1）a （6）

從（5）式中我們可以看出，變壓器若是負(fù)載率大，那么a值就應(yīng)該??；負(fù)載率若是小，那么a值就應(yīng)該大。若是我們將不同并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)N和不同的a值帶入（5）式中，我們就可以算出應(yīng)該選用幾臺(tái)變壓器進(jìn)行并聯(lián)最為經(jīng)濟(jì)可靠。

2 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最小交點(diǎn)損失法

要全面地分析變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，我們不僅要分析相同臺(tái)數(shù)的變壓器運(yùn)行方式技術(shù)特性的好壞和不同臺(tái)數(shù)的變壓器運(yùn)行方式技術(shù)特性的好壞，還要全面地分析相同臺(tái)數(shù)和不同臺(tái)數(shù)并列的變壓器運(yùn)行方式技術(shù)特性的好壞。全面分析的目的是為了得到變壓器的最佳組合方式，我們就需要全面地對(duì)變壓器并列運(yùn)行所有的方式的技能特性的好壞進(jìn)行判定，最后要得出損失功率最小的負(fù)載臨界點(diǎn)。

要進(jìn)行全局比較，我們通常采用的是圖解法。所謂圖解法指的是：“將交配電所中所有的可行變壓器的運(yùn)行方式的組合技術(shù)特性曲線都繪制在一個(gè)坐標(biāo)系中，我們?cè)俑鶕?jù)曲線與曲線的關(guān)系來(lái)確定變壓器并列運(yùn)行的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。圖解法直觀易懂、便于掌握，但是也有結(jié)果不夠精確這樣的缺點(diǎn)。相較于圖解法來(lái)說(shuō)，“最小交點(diǎn)損失法”就比較方便我們進(jìn)行計(jì)算，能夠克服圖解法的一些缺點(diǎn)，并且我們可以用編程來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的判定，從而就更加快捷、準(zhǔn)確、方便地得出變壓器最佳的運(yùn)行方式。

“最小交點(diǎn)損失法”的判斷依據(jù)是，兩個(gè)相鄰的最佳變壓器運(yùn)行方式分界點(diǎn)的負(fù)載，是兩種運(yùn)行方式的臨界值，并且若是負(fù)載與該負(fù)載值相等時(shí)，那么這兩種運(yùn)行方式產(chǎn)生的有損功率也是相同的，而且比其他任何的有效變壓器的有損功率都要小。因此，我們要找出所有的能夠讓變壓器的有損功率降到最低的臨界值，這樣我們就可以推算出所有的最佳變壓器運(yùn)行方式。所謂“最小交點(diǎn)損失法”實(shí)質(zhì)是：在交配電所運(yùn)行方式的技術(shù)特性曲線圖里，找出位于曲線群以下方包絡(luò)線以上的臨界點(diǎn)。

3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)方法

1）因?yàn)槊總€(gè)變壓器本身的技術(shù)特性有所不同，技術(shù)參數(shù)也有優(yōu)劣之分，所以在一開(kāi)一備變電所中，我們要選擇損耗綜合功率較小的變壓器，并且要按照變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件確定各個(gè)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的區(qū)域，合理地界定“大馬拉小車”，并且要選擇變壓器最佳的運(yùn)行方式，要適時(shí)調(diào)節(jié)變電所技術(shù)特性差別大的變壓器，確保技術(shù)特性優(yōu)秀的變壓器能夠經(jīng)常運(yùn)行，技術(shù)特性較差的變壓器位于備用狀態(tài)，并且要用閑置的特性好的變壓器代替運(yùn)行中特性差的變壓器。這樣就能提高效率，得到變壓器組合的最佳搭配。

2）在變壓器并列運(yùn)行的時(shí)候，我們要選擇最佳的變壓器組合方式。一般情況下，若是變電所里面有N臺(tái)變壓器，那么根據(jù)負(fù)荷情況，我們需要M臺(tái)進(jìn)行并列運(yùn)行，因此就有CNM種組合方式，經(jīng)過(guò)我們進(jìn)一步的計(jì)算，我們可以得出其中的最佳組合，據(jù)此我們可以選擇變壓器的最佳運(yùn)行方式。

3）在變壓器分列運(yùn)行的時(shí)候，通過(guò)科學(xué)運(yùn)算，我們可以確定公用變壓器或者是分列運(yùn)行時(shí)候的臨界條件，由此我們可以確定它們的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域。因?yàn)榉至羞\(yùn)行變壓器它們的負(fù)荷之和是處在變化中的，我們不能簡(jiǎn)單地根據(jù)兩臺(tái)變壓器的負(fù)載之和來(lái)確定變壓器的運(yùn)行方式。另外，通過(guò)科學(xué)計(jì)算我們知道，在一些變電所，在負(fù)荷之和比較小的時(shí)候分列運(yùn)行較合理，在負(fù)荷之和比較大時(shí)共用單臺(tái)變壓器比較合理，因此我們要具體問(wèn)題具體分析，不能簡(jiǎn)單地概括說(shuō)輕載的時(shí)候停運(yùn)一臺(tái)變壓器能夠省電。

4）我們要根據(jù)負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)節(jié)變壓器運(yùn)行的方式。若是負(fù)荷波動(dòng)比較大的變電所，我們要安裝或者是配置不同容量大小的變壓器，并且要判定這些變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的區(qū)域，要根據(jù)負(fù)荷的變化使他們交替運(yùn)行。在一些變電所中，在低負(fù)荷時(shí)用一臺(tái)小容量的變壓器和在高負(fù)荷時(shí)用一臺(tái)大容量地變壓器都是不一定合理的方法，我們應(yīng)該經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算確定它們的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域。

參考文獻(xiàn)

[1]袁園.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)方法及運(yùn)行方式探析[J].湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28(4):96-97.

[2]范聞博，韓篩根.有載調(diào)容變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(18):98-102，107.

[3]梅菁.變壓器高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的探討[J].高電壓技術(shù)，2002，28(6):55-56.

[4]王方亮.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式分析與應(yīng)用[J].變壓器，2005，42(12):35-38.

[5]衣麗葵，袁小華.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，22(2):229-230.

[6]周文良.一種正交變壓器的實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2002，28(7):

38-40.