配變變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究

黃江凱

【摘要】隨著技術(shù)水平的提高，現(xiàn)在很多中斷設(shè)備都拓展了常規(guī)配變管理終端功能，在負(fù)荷遙測、抄表及設(shè)備在線監(jiān)測的基礎(chǔ)上，增加了無功投切功能，并且通過兩臺配變管理終端的組合，實(shí)現(xiàn)了配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于配電變壓器的實(shí)際容量與運(yùn)行容量在各個時段存在明顯差異，使得變壓器經(jīng)常運(yùn)行在近空載狀態(tài)，增加了系統(tǒng)的空載損耗，故提出一種配電變壓器組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，本文從變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的意義出發(fā)，分析了當(dāng)前配變變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，通過對當(dāng)前配電變壓器的總功率、總有功功率的監(jiān)測，調(diào)整變壓器組的運(yùn)行方式，使得配電變壓器運(yùn)行在最佳狀態(tài)下，從而使系統(tǒng)的線損降到最低。

【關(guān)鍵詞】配變變壓器；運(yùn)行方式；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

一、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的意義

配變變壓器是電力系統(tǒng)末端配電網(wǎng)中傳輸、分配電能的重要電氣設(shè)備，其總的數(shù)量和容量都很龐大，在運(yùn)行過程中變壓器自身產(chǎn)生的有功功率損耗和無功功率消耗非?？捎^。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保變壓器安全運(yùn)行和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和資金，通過合理選擇變壓器的型式和容量，擇優(yōu)選取變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式以及改善變壓器運(yùn)行條件等技術(shù)措施，達(dá)到減損降耗，節(jié)約電能并延長變壓器的使用壽命。

變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一種使變壓器運(yùn)行費(fèi)用最低化的運(yùn)行方式。就牽引變電所而言，變壓器的備用量很大，如果變壓器都投入運(yùn)行，變壓器的負(fù)荷率很低，此時變壓器的工作效率也會很低，是不經(jīng)濟(jì)的。因此，要想使變壓器始終保持在較高的效率下運(yùn)行，就必須對其運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施科學(xué)管理，根據(jù)負(fù)荷的變化，調(diào)整好變壓器的工作臺數(shù)，使變壓器始終工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。

二、配變變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)式

配變變壓器的并列運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個有效手段。將兩臺或多臺變壓器的二次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間，通過同一母線分別互相連接，這種運(yùn)行方式就是變壓器的并列運(yùn)行。從保證電力系統(tǒng)的安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度來看，變壓器的并列運(yùn)行是十分必要的。因?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行中可能會發(fā)生故障，因此若干臺變壓器并列運(yùn)行后，故障時正常運(yùn)行的變壓器由于在短時間內(nèi)允許過負(fù)荷運(yùn)行，從而可保證對重要用戶的連續(xù)供電。另外，在并列運(yùn)行中， 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷輕時，可輪流檢修變壓器而不中斷供電，由于電力系統(tǒng)負(fù)荷隨晝夜和季節(jié)的不同而變化，多臺變壓器并列運(yùn)行，在負(fù)荷輕時，還可停用幾臺變壓器，以減少變壓器的損耗，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

（一）變壓器并列運(yùn)行的目的及優(yōu)點(diǎn)

1.提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)負(fù)荷增加到一臺變壓器容量不夠用時，則可并列投入第二臺變壓器，而當(dāng)負(fù)荷減少到不需要兩臺變壓器同時供電時，可將一臺變壓器退出運(yùn)行。特別是在農(nóng)村，季節(jié)性用電特點(diǎn)明顯，變壓器并聯(lián)運(yùn)行可根據(jù)用電負(fù)荷大小來進(jìn)行投切，這樣，可盡量減少變壓器本身的損耗，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

2.提高供電可靠性。并列運(yùn)行的兩臺變壓器，每一臺變壓器的容量通常按其所供總負(fù)荷的70%來確定的，故在停運(yùn)一臺變壓器的情況下，尚能保證70%的負(fù)荷供電，這對保證網(wǎng)絡(luò)中重要負(fù)荷供電具有明顯的優(yōu)越性。同時當(dāng)并列運(yùn)行中有一臺損壞時，只要迅速將之從電網(wǎng)中切除；另一臺或兩臺變壓器仍可正常供電；檢修某臺變壓器時，也不影響其它變壓器正常運(yùn)行從而減少了故障和檢修時的停電范圍和次數(shù)，提高供電可靠性。

變壓器分別接在兩段母線上。兩臺分開帶幾條線路運(yùn)行時的缺點(diǎn)：

1.出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，當(dāng)負(fù)荷增加到一臺不夠用，而并列運(yùn)行又不可能時，兩臺變壓器分別帶幾條線路運(yùn)行，由于出線固定，其中一臺因帶線路少或負(fù)荷小，就會出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，增加損耗。

2.當(dāng)線路用電負(fù)荷增大，而向它供電的一臺變壓器容量不夠時，就會導(dǎo)致變壓器過負(fù)荷，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及供電可靠性。

（二）接線組別不同時變壓器并列運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果

為了表明變壓器原、副繞組線電壓之間的相位關(guān)系，可將變壓器的接線組別接成12種接線組別。為了制造和使用方便，我國規(guī)定（Y ， ）、（Y ， ）、（Y N ， ）、（Y ， ）和（YN， ）五種為標(biāo)準(zhǔn)接線組別。兩臺變壓器并列運(yùn)行時，其接線組別必須是一致的，否則會造成短路。當(dāng)兩臺變壓器接線組別不一致時，如果組別都是單數(shù)，可以用改變外部接線的方法達(dá)到并列運(yùn)行條件。但是單數(shù)接線組別與雙數(shù)接線組別的變壓器，則無法互相并列運(yùn)行。

如一臺接線為（Y， ）的變壓器和一臺接線為（Y， ）的變壓器并列，兩臺變壓器的原邊接在同一母線上，原邊的對應(yīng)線電壓是同相位的，而兩臺變壓器副邊的對應(yīng)線電壓則有3O度的相位差。

由此可見，在并列變壓器的副繞組電路中，將會出現(xiàn)相當(dāng)大的電壓差A(yù)U，在它的作用下，雖然變壓器副繞組沒有負(fù)荷，電路中也會出現(xiàn)幾倍干額定電流的循環(huán)電流，而且由于變壓器的繞組電阻和漏電抗相當(dāng)小，所以這個電流可能會達(dá)到燒壞變壓器的程度，因此，連接組別不同的變壓器是絕對不能并列運(yùn)行的。

（三）變比不等時變壓器的并列運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果

所示兩臺變壓器并列運(yùn)行，假設(shè)變壓器I的變比K1大干變壓器Ⅱ的變比K2，即 > ，則由于兩臺變壓器的原繞組接在同一母線上，因此它們的原邊電壓相等，即 ， = ，而變壓器副繞組中的感應(yīng)電勢卻不等，即 - < = / 。由于副繞組并列在同母線上，所以在這兩個副繞組所構(gòu)成的閉合回路內(nèi)便出現(xiàn)電勢差△E，其大小為兩個副繞組感應(yīng)電勢之差即： 。

在△E的作用下，副繞組內(nèi)便產(chǎn)生循環(huán)電流，在循環(huán)電流的作用下，使變壓器1副繞組的感應(yīng)電勢增大，變壓器副繞組Ⅱ的感應(yīng)電勢減少，從而使兩臺變壓器副繞組的電壓相等。由于變壓器原、副繞組間存在著電磁的聯(lián)系，所以當(dāng)副繞組回路中有循環(huán)電流時，在原繞組中必然也會出現(xiàn)循環(huán)電流，但是在兩臺變壓器中，這兩循環(huán)電流是不相等的。在變比小的變壓器Ⅱ中，原繞組內(nèi)的環(huán)流大，而在變比大的的變壓器1中，原繞組內(nèi)的環(huán)流小，這樣一來，便造成兩臺同容量的變壓器并列運(yùn)行，不能按照它們的容量成正比分擔(dān)負(fù)荷。當(dāng)變壓器Ⅱ滿負(fù)荷時，變壓器I則達(dá)不到其額定負(fù)荷。反之，當(dāng)變壓器1滿負(fù)荷時，變壓器Ⅱ就會過負(fù)荷，由此可見，在變比不相等時，由于循環(huán)電流的出現(xiàn)，不能使所有并列的變壓器都帶上額定負(fù)荷，即總?cè)萘坎荒艹浞职l(fā)揮作用。

從上述分析得知，循環(huán)電流不是負(fù)荷電流，但是它卻占用了變壓器的容量，增加了變壓器的損耗，使變壓器所能輸出的容量減少，特別當(dāng)變比相差很大時，循環(huán)電流可能大得足夠破壞變壓器的正常運(yùn)行工作，所以要把它限制在一定范圍內(nèi)。

三、結(jié)論

綜上所述，本文闡述了變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要意義，指出從供電的安全性、可靠角度出發(fā)，凡配置兩臺變壓器的變電所基本都采用分列運(yùn)行方式。事實(shí)上，變壓器的運(yùn)行非?？煽浚y(tǒng)計顯示，在所有電氣故障中，變壓器突發(fā)故障的可能性極小，而且目前絕大多數(shù)工廠都實(shí)現(xiàn)了雙電源獨(dú)立供電，并設(shè)置有備用電源自動投入（ATS）裝置，重要的工藝負(fù)荷還設(shè)有自動再起動裝置，這些都為變壓器在不同負(fù)載情況下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的選擇提供了可能性。因此，在實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)變壓器的負(fù)載變化情況動態(tài)調(diào)整其運(yùn)行方式，使其運(yùn)行在最佳狀態(tài)，以利節(jié)能。

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