地區(qū)電網(wǎng)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式探討

【摘要】節(jié)能降耗不僅節(jié)約電能，緩和當(dāng)前電力供求矛盾，而且能節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文以110千伏埠子變電站開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為案例，表明了開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效益和節(jié)能的效果十分顯著，闡述了在地區(qū)電網(wǎng)中開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的解決方案以及必要性，提出了推廣建議

【關(guān)鍵詞】地區(qū)電網(wǎng)；變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1.引言

節(jié)能降耗是供電公司一項(xiàng)長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略措施，節(jié)能降耗不僅節(jié)約電能，緩和當(dāng)前電力供求矛盾，而且能節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，減少用戶電費(fèi)支出，提高經(jīng)濟(jì)效益。而變壓器的損耗在電網(wǎng)損耗中占有很大的比例，加強(qiáng)變壓器損耗控制對節(jié)能降損工作意義重大。變壓器作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要設(shè)備之一，在變換電壓及傳遞功率的過程中，自身要產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器的有功功率和無功功率損耗又與變壓器的技術(shù)特性有關(guān)，同時(shí)又隨著負(fù)載的變化而產(chǎn)生非線性的變化，變壓器的損耗在電網(wǎng)中的線損所占的比例較大，尤其是輕負(fù)荷時(shí)占的比例更大。因而有必要根據(jù)變壓器的技術(shù)參數(shù)，合理地選擇運(yùn)行方式，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。目前，雖然關(guān)于變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求和論述相當(dāng)多，但是基于安全考核等原因在電網(wǎng)中實(shí)際應(yīng)用并不廣泛。本文以埠子變電站為實(shí)例來探討開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要性。

2.變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

根據(jù)我公司埠子變電站的實(shí)際運(yùn)行效果，表明了開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的巨大效益和節(jié)能的廣闊前景。

2.1變壓器的負(fù)載與損耗的關(guān)系

變壓器的有功功率損耗是由空載損耗和負(fù)載損耗兩部分組成的，空載損耗是一個(gè)常數(shù)，它不隨變壓器負(fù)載的變化而變化。而負(fù)載損耗則與變壓器負(fù)載的平方成正比，與變壓器的額定容量的平方成反比，在一定的負(fù)載下，變壓器的有功功率損耗可用下式表示：

變壓器銘牌給出了空載損耗P0和短路損耗Pd，所以，可知變壓器在一定負(fù)載為S時(shí)總的有功功率損耗可用下式表示：

式中Sε為變壓器的額定容量。

2.2變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式

變電站變壓器容量是按照滿足最大負(fù)荷需求和保證供電可靠性確定的，而變電站的實(shí)際負(fù)荷是隨著時(shí)間、季節(jié)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化的，因而變壓器的負(fù)載水平可能是合理的，也可能處于輕載或重載狀態(tài)。如果在負(fù)荷水平不高的情況下，一個(gè)變電站采用2臺或多臺變壓器同時(shí)運(yùn)行方式，勢必將增大網(wǎng)損，造成能源的損耗，同時(shí)造成企業(yè)利潤的損失?，F(xiàn)以一座變電站有同一電壓等級2臺主變?yōu)槔?，進(jìn)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的研究。

2.2.1兩臺相同容量變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

設(shè)變電站總負(fù)荷為S，每臺變壓器額定容量為SA=B，變壓器的空載損耗和短路損耗均為P0，Pd。

單臺變壓器運(yùn)行時(shí)的損耗：

由（1），（2）式可知，在變壓器輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組銅損耗所占比重相對減小，鐵損耗相對增大，在某一負(fù)荷下切除一臺變壓器，將使總損耗減少，設(shè)△PB1=△PB2時(shí)的負(fù)荷功率為臨界功率Sj，當(dāng)S=Sj時(shí)，

由上式可得：

當(dāng)變電站負(fù)荷功率S

2.2.2兩臺不同容量變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

此方式可以是由一臺變壓器運(yùn)行（條件是負(fù)載不大于較小一臺變壓器的容量）和兩臺并列運(yùn)行。設(shè)兩臺變壓器A和B，其容量SA

經(jīng)過上面的分析可知當(dāng)SA-AB>SA時(shí)，則A臺單獨(dú)運(yùn)行轉(zhuǎn)A、B兩臺并列運(yùn)行就無意義。所以，當(dāng)負(fù)載SSB-AB時(shí)則由兩臺并列運(yùn)行，就能夠減少變壓器的有功功率損耗。如埠子變電站有兩臺主變，1號主變?nèi)萘繛?1500千伏安，2號主變?nèi)萘繛?3000千伏安，根據(jù)上述方法計(jì)算出由1號主變單臺運(yùn)行轉(zhuǎn)向2號主變單臺運(yùn)行的臨界負(fù)載為15000千伏安，由2號主變單臺運(yùn)行轉(zhuǎn)向1號、2號主變運(yùn)行的臨界負(fù)載為49300千伏安，即當(dāng)實(shí)際負(fù)荷小于15000千伏安時(shí)，1號主變運(yùn)行2號主變備用為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷處于15000千伏安至49300千伏安區(qū)間，2號主變運(yùn)行1號主變備用為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷大于49300千伏安時(shí)，1號主變、2號主變同時(shí)運(yùn)行為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

3.變壓器備用電源自投裝置（主變BZT）

備用電源自投裝置是能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)工作電源因故障斷開之后，或工作電源因某種原因失去電壓之后，備用電源應(yīng)能自動地快速地投入運(yùn)行，將用戶自動切換到備用電源上去，使用戶不致因工作電源故障而停電的裝置。當(dāng)這種裝置動作行為應(yīng)用于變壓器時(shí)，叫做變壓器備用電源自投裝置，簡稱主變BZT。主變BZT實(shí)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)行的變壓器由于某種原因造成中、低壓側(cè)母線同時(shí)失壓時(shí)，變壓器備用電源自投裝置動作跳開運(yùn)行變壓器的高、中、低壓側(cè)開關(guān)，自動合上備用變壓器的高、中、低壓側(cè)開關(guān)，帶全站負(fù)荷。

開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作，在工廠或以前的縣級供電公司中推進(jìn)較為容易，特別是對供電可靠性要求不是很高的企業(yè)，其應(yīng)用取得的節(jié)能效果和所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著；在地區(qū)供電公司中推行十分困難，主要原因是在安全考核與經(jīng)濟(jì)效益有所沖突時(shí)，所有人都愿意選擇也應(yīng)當(dāng)選擇安全，因此采取必要的技術(shù)性補(bǔ)救措施是在推進(jìn)地區(qū)供電公司開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作的關(guān)鍵，即只有在大家認(rèn)可并應(yīng)用變壓器自投裝置基礎(chǔ)上，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作才可能真正的實(shí)質(zhì)性開展。

4.埠子站變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況及效果

埠子變電站有兩臺主變，1號主變?nèi)萘繛?1500千伏安，2號主變?nèi)萘繛?3000千伏安，變電站主接線如圖所示。

1999年，公司就提出在電網(wǎng)開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作并在埠子變電站試點(diǎn)的建議，完成了變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。2002年，與南瑞合作完成了RCS-9654_3B型變壓器備用電源自投裝置的研究工作。2007年1月，變壓器備用電源自投裝置在埠子安裝并通過驗(yàn)收，主變BZT采用2×358GA、1×358GHJS裝置來實(shí)現(xiàn)，其中一臺358G用于110kV-35kV主變備自投，另一臺358G裝置用于110kV-35kV主變備自投，358GHJS裝置用于小主變投入時(shí)的過負(fù)荷聯(lián)切和主變高側(cè)開關(guān)后加速保護(hù)，后加速保護(hù)動作時(shí)閉鎖兩側(cè)備自投裝置。2007年2月，埠子站變壓器按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式運(yùn)行。

4.1埠子站變壓器年空載損耗計(jì)算

1號主變SFSZ9-31500/110

空載損耗：28.33kW

短路損耗：高-中183kW

高-低206.5kW

中-低161KW

年空載損失：28.33×24×365=248171kWH

2號主變SFPS7-63000/110

空載損耗：57.2kW

短路損耗：高-中 231.35kW

高-低152.6kW

中-低101.85kW

年空載損失：57.2×24×365=501072kWH

兩臺主變長期運(yùn)行，主變年空載損失電量為749243千瓦時(shí)，采取變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式運(yùn)行（假定1號主變運(yùn)行、2號主變運(yùn)行、1號和2號主變同時(shí)運(yùn)行時(shí)間各三分之一）年空載損失電量為499495千瓦時(shí)，則采用經(jīng)濟(jì)方式運(yùn)行可減少電量損失249748千瓦時(shí)。

4.2埠子站變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)際效果

4.2.1主變BZT動作案例

2008年6月25日21：58埠子1號主變間隙過流動作跳#325（小電源回路）、#624（小電源回路）、#101、#301、#601，主變BZT動作成功，合上2號主變#102、#302、#602。

4.2.2變損比較

2007年：887290 kWH

2008年：638640 kWH

2009年：417020 kWH

上述數(shù)據(jù)表明：2009年主變損耗與2007年同比降低417020千瓦時(shí)，如果按每千瓦時(shí)0.4元計(jì)算，可降低購電成本費(fèi)用16.68萬元。

5.結(jié)語

埠子變電站開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際效果表明了開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效益和節(jié)能的效果十分顯著，因此建議在地區(qū)電網(wǎng)中進(jìn)行推廣。