高耗能變壓器減容改造分析

摘 要：電力變壓器故障和異常運(yùn)行狀態(tài)對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和用戶的生產(chǎn)生活產(chǎn)生重要影響。在生產(chǎn)實(shí)際中，電量需求隨著生產(chǎn)投入加大，需考慮對(duì)變壓器進(jìn)行增減容。本文根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)踐并結(jié)合高耗能變壓器的損耗計(jì)算及配電變壓器的容量測(cè)試方法總結(jié)出高耗能變壓器減容改造的方法和原則，獲得一種高耗能變壓器減容的高效、經(jīng)濟(jì)改造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高耗能變壓器；損耗計(jì)算；變壓器容量；減容改造分析

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)每年電力系統(tǒng)中高耗能變壓器的總電能損耗占電力系統(tǒng)總發(fā)電量的3%～5%[1]。降低損耗、節(jié)約電能是供用電企業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)關(guān)心的重要課題。目前在整個(gè)電力系統(tǒng)中，電力變壓器的數(shù)量驚人，其損耗之大、故障率之高、自動(dòng)化程度之低、運(yùn)行維護(hù)工作量之大都是亟需解決的問(wèn)題。對(duì)于這些高耗能變壓器的改造也勢(shì)在必行，迫在眉睫。

電力變壓器包括電力系統(tǒng)中總降變電所的主變壓器和車間變電所或建筑物變電所的配電變壓器[2]。在配電網(wǎng)中，主要以35kV和10kV配電變壓器為主。針對(duì)節(jié)能、智能、高效、綠色變壓器的研制國(guó)家給予高度重視。本文以配電網(wǎng)中的高耗能變壓器為研究對(duì)象，分析其減容改造技術(shù)。

1 高耗能變壓器損耗計(jì)算[3]

變壓器的主要技術(shù)參數(shù)有空載損耗、短路損耗、空載電流、短路電壓，其計(jì)算方法如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中：I0%為空載電流百分比；I0為空載電流，A；I1N為變壓器原邊額定電流，A；Ph為磁滯損耗；Pb為渦流損耗；Ps為鐵芯引起的渦流損耗；Uk%為空載電壓百分比，β為負(fù)載系數(shù)；ΔP、ΔQ分別為有功無(wú)功損耗。

2 配電變壓器容量測(cè)試方法

配電變壓器傳統(tǒng)容量測(cè)試方法是通過(guò)負(fù)載和空載實(shí)驗(yàn)的儀表測(cè)試法進(jìn)行，來(lái)判定變壓器實(shí)際容量是否與銘牌容量相符。以大容量350MVA、220/110/10kV主變壓器為例，目前較好的實(shí)驗(yàn)法有：變壓器負(fù)載實(shí)驗(yàn)、預(yù)設(shè)短路阻抗實(shí)驗(yàn)。在成本允許的范圍內(nèi)采用合理的容量測(cè)試方法測(cè)定變壓器容量是衡量高耗能變壓器的重要考量。

3 高耗能變壓器減容改造方法分析

高耗能變壓器的減容改造主要涉及兩個(gè)方面：一是更換高耗能變壓器以新型節(jié)能型變壓器或先進(jìn)的固態(tài)變壓器（EPT）取代；二是實(shí)行變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提高高耗能變壓器的運(yùn)行效率。高耗能變壓器的減容改造需要考慮多方面因素，其中改造成本、運(yùn)行效率、負(fù)載容量等均是重要的指標(biāo)[2]。

3.1 改造基本方法和原則

目前高耗能變壓器的改造主要方法有三種，即減容量法、保容量法、調(diào)容量法。根據(jù)變壓器運(yùn)行時(shí)符合的基本理論公式可以得出變壓器減容改造的一系列依據(jù)。下面做具體介紹：

3.1.1 變壓器耗能與調(diào)度運(yùn)行方式評(píng)估

首先根據(jù)變壓器耗能損耗模型計(jì)算變壓器有功與無(wú)功耗能ΔP、ΔQ，以及變壓器運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)和故障記錄等信息判斷變壓器的運(yùn)行狀況和壽命，變壓器的壽命判斷可以采用先進(jìn)的理論和可靠的測(cè)試手段判斷。若經(jīng)過(guò)評(píng)估變壓器的性能和壽命即使在經(jīng)過(guò)更換繞組或硅鋼片等改造后仍不能達(dá)到國(guó)標(biāo)或?qū)嶋H工程應(yīng)用的性能指標(biāo)，則需要直接淘汰。

若變壓器性能尚在可靠工作范圍內(nèi)，則可以考慮多臺(tái)變壓器進(jìn)行組合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方式。其組合方式有：等容變壓器并聯(lián)運(yùn)行、不等容變壓器并聯(lián)運(yùn)行以及變壓器分裂運(yùn)行等經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

3.1.2 高耗能變壓器改造經(jīng)濟(jì)成本評(píng)估

首先考慮變壓器改造成本，變壓器本體改造需要結(jié)合市場(chǎng)和變壓器本身綜合考慮。以S7系列變壓器為例，其鐵芯和繞組同時(shí)更換改造的費(fèi)用約為新變壓器價(jià)格的70%左右，且其性能可以達(dá)到新變壓器的性能。然而對(duì)于JB500-64標(biāo)準(zhǔn)系列采用熱軋電工鋼片的變壓器，其改造成本極高且沒(méi)有改造利用價(jià)值。除了變壓器本體改造消耗的費(fèi)用，在改造之后變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也需要進(jìn)行評(píng)估。

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保變壓器安全運(yùn)行及保證電量的基礎(chǔ)上進(jìn)行后期運(yùn)行的預(yù)估，主要以降低變壓器電能損耗為目的，充分利用現(xiàn)有設(shè)備選擇合理的運(yùn)行方式以及負(fù)載曲線。通過(guò)現(xiàn)有變壓器的經(jīng)濟(jì)效益、使用壽命以及運(yùn)行效率判斷其后期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益是否符合改造的條件和價(jià)值。若變壓器改造后經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)采用新型變壓器的經(jīng)濟(jì)效益則可以改造，否則不予以改造。

3.2 高耗能變壓器改造流程

根據(jù)前文所述的高耗能變壓器改造基本方法和原則可以獲得高耗能變壓器改造的技術(shù)流程。第一步：變壓器耗能評(píng)估，若不能通過(guò)耗能評(píng)估則直接淘汰變壓器，否則進(jìn)行改造評(píng)估；第二步：變壓器改造經(jīng)濟(jì)成本和運(yùn)行方式評(píng)估，根據(jù)改造獲得的經(jīng)濟(jì)效益決定是否改造。若變壓器經(jīng)過(guò)改造獲得的經(jīng)濟(jì)效益大于更換新型變壓器的，則予以改造，否則不予以改造并更換新型變壓器。

4 結(jié)論

本文在敘述電力變壓器改造時(shí)符合的基本理論基礎(chǔ)上，論述了高耗能變壓器減容改造的基本方法并分析了減容改造符合的基本原則，從而獲得了變壓器減容改造的流程，在工程應(yīng)用上具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳玉萍，王衛(wèi)煌，張雙民.油田變壓器節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用[J].設(shè)備產(chǎn)品，2013（02）.

[2]趙志杰.配電網(wǎng)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制方式的研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

[3]何此昂，周渡海.變壓器與電感器設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，2012（02）.

作者簡(jiǎn)介：李逸家（1991—），男，廣東汕頭人，本科，學(xué)士，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。