配電變壓器的選用及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題探討

【摘要】本文主要就配電變壓器的選用及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題進(jìn)行分析，在變壓器的工作原理基礎(chǔ)上探討了配電變壓器損耗的形成機(jī)理，以及降低配電變壓器損耗的現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的思路，希望對于今后經(jīng)濟(jì)運(yùn)行配電變壓器具有一定幫助。

【關(guān)鍵詞】配電變壓器；選用原則；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；對策分析

1、引言

變壓器在用電單位和電力系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，主要作用就是傳輸和電能變換作用。第一，電壓器自身就有有功功率和無功功率方面的損失，運(yùn)行過程中就不可避免要消耗一定電能；第二，具有一定數(shù)量的變壓器在配電線路上，這樣必將造成總?cè)萘看蟮淖儔浩髑闆r，一般分析看出，整個配電系統(tǒng)損失的30%左右則為變壓器總的電能損失。所以，要想實現(xiàn)配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就應(yīng)該做好變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作，采取相關(guān)必要可行的措施。所謂的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，則是在調(diào)整負(fù)載和選取最佳運(yùn)行方式的情況下，在相同的傳輸電量條件下，達(dá)到最低的變壓器電能損失[1]。一般對于變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行來說，重要則是加強(qiáng)供用電管理，基本無需投資就能實現(xiàn)降低線損、提高功率因素的目的。

2、影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素探討與思考

有功功率的空載損失和短路損失在變壓器中十分常見，另外，還包括相關(guān)的滿載和空載的無功功率的消耗。對于不同的變壓器來說，其鐵芯材質(zhì)、電壓等級、容量都存在著不同，這樣的引起的參數(shù)變化也就不相同，所以，應(yīng)該綜合考慮變壓器，為了實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，進(jìn)行最佳組合參數(shù)的選擇。

2.1有功功率損失和損失率分析

分析相關(guān)的變壓器的損失率△P%、效率η（%）以及功率損失 △P（千瓦）的計算公式，可以看出，變壓器損失率△P%為變壓器負(fù)載系數(shù)的二次函數(shù)關(guān)系，所以，△P%呈現(xiàn)出先隨著負(fù)載的增大而下降的趨勢，其中，當(dāng)負(fù)載系數(shù)為：時，也就是銅損等于鐵損的情況。然后，負(fù)載增大而上升則又是△P%的變化情況，其中，所謂的有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)就是jp，這是最小損失率△P%的負(fù)載系數(shù)。因此，調(diào)整負(fù)荷來降低△P%則是對于運(yùn)行固定變壓器的有效方法。

2.2無功功率消耗和消耗率分析

其中，從變壓器無功功率消耗△Q的公式，可以得出無功消耗率的公式為△Q%=△Q/Q1*100%，這樣就能夠很好分析和衡量變壓器傳輸單位有功功率時消耗的無功功率。

2.3變壓器無功功率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析與思考

對于感性的無功負(fù)載的變壓器來說，在電磁感應(yīng) 的作用下，變壓器完成相關(guān)的變壓工作。分析變壓器傳輸功率的過程中，發(fā)現(xiàn)存在無功損耗遠(yuǎn)大于有功損失的情況。這就要求，無功消耗和有功損失在變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中都應(yīng)該最小。

另外，對于.變壓器的無功功率消耗和有功功率損失之比在額定負(fù)載條件下的計算公式如下：

其中，變壓器感性強(qiáng)度可以通過Kxr數(shù)值大小來表示，變壓器總的電抗和總的電阻之比稱為Kxr，阻抗比和變壓器的容量有關(guān)，分析容量為560一7500KVA之間的變壓器，則Kxr的數(shù)值一般為5～10。

分析變壓器的空載功率因數(shù)的公式可以表示如下：。這里考慮到變壓器的感性負(fù)載的特點，具有比較低的空載功率因數(shù)， 則是一般的變化范圍。其中，越大的變壓器容量則會導(dǎo)致越小的的數(shù)值。

3、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)探討

在負(fù)載的變化下，對不同方式下運(yùn)行的各種變壓器來說，其有功損失和無功損失都呈現(xiàn)出非線性變化的特點。這樣，為了使得最低的有功損失和無功損失的出現(xiàn)，應(yīng)該尋找到某一負(fù)載系數(shù)條件下的運(yùn)行狀態(tài)，這時的負(fù)載系數(shù)就是稱為經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。

在相關(guān)經(jīng)驗的指導(dǎo)下，增大變壓器的容量，則會出現(xiàn)稍微下降一下有功損失系數(shù)，而明顯下降無功損失系數(shù)的情況。這個情況對于變壓器容量增大到10000KVA以上更加明顯，jP、jQ下降則表現(xiàn)得更加明顯。如果能有效改善變壓器耗能參數(shù)，這時，較大的下降會在經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)jP中出現(xiàn)，同時，jQ下降也表現(xiàn)更加明顯。所以，不同的變壓器的制造水平、容量和材質(zhì)的不同，也就造成了經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)jP、jQ的比較大的差異性的問題。

4、配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行思考

4.1對于“大馬拉小車”的狀況進(jìn)行改變

所謂的“大馬拉小車”的現(xiàn)象，就是指長期處于不合理的輕載運(yùn)行的變壓器的狀態(tài)，不能充分利用變壓器的容量，這種為典型的效率低下的表現(xiàn)，一般來說，節(jié)電措施中，“大馬拉小車”是指變壓器負(fù)荷率小于30%的情況。

4.2“大馬拉小車”臨界負(fù)載系數(shù)確定

這里確定“大馬拉小車”有功臨界負(fù)載系數(shù)為L，在相關(guān)的變壓器損失率的變化規(guī)律下，根據(jù)有功損失率確定臨界負(fù)載系數(shù)，經(jīng)過分析，可得

所以，可得，變壓器運(yùn)行在“大馬拉小車”區(qū)間時，變壓器實際負(fù)載系數(shù)≤L。KL的大小直接影響到L的大小。對于較小的KL值來說，也就是較小的APL%值，L則會增大，使得變壓器“大馬拉小車”的范圍有所增加，反之亦然，對于較大的KL值來說，使得變壓器“大馬拉小車”的范圍有所減小。在選擇L取值過程中，不能有太大的APL%，一方面考慮更換小容量變壓器后的經(jīng)濟(jì)效益，另外一方面，還應(yīng)該照顧變壓器更換次數(shù)不能太多，推薦值為1.5，代入上式公式計算，可得L=0.381。

4.3變壓器經(jīng)濟(jì)容量分析

在一定的供電要求下，可能兩臺容量相近的變壓器都可以，但是，具體的選擇則應(yīng)該依靠相關(guān)的分析計算獲得，臨界經(jīng)濟(jì)容量計算公式如下：

對于當(dāng)按實際負(fù)載需用變壓器的容量S>SL來說，此時的臨界經(jīng)濟(jì)容量則說明應(yīng)該選擇容量較大的變壓器，反之亦然。

5、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實現(xiàn)論述

5.1變壓器更新探討

要想節(jié)約一定的有功電量和無功電量，可以通過更新變壓器實現(xiàn)。對于增加的投資來說，應(yīng)該考慮一下回收年限的問題。對于老化到一定程度的變壓器來說，就應(yīng)該更新，而不是損壞后才更新。一般來說，20年則為變壓器的使用壽命，這也是管理并進(jìn)行更新的基本依據(jù)。

5.2強(qiáng)化技術(shù)管理思考

第一，在一定安全條件下，自耦變壓器可以采用在變比小于2的變壓器中。相同的容量下，相比于兩線圈的變壓器，自耦變壓器具有小得多的有功和無功損耗。第二，減少變壓器的損耗可以通過變壓器的降壓次數(shù)的減少而實現(xiàn)。第三，隨著溫度的升高，變壓器繞組的電阻增大。溫度越低，對于同一負(fù)載下的變壓器來說，存在越低的損耗。要想降低耗損，還應(yīng)該降低變壓器運(yùn)行溫度，進(jìn)行有效變壓器散熱。第四，功率因數(shù)對變壓器有功和無功消耗的影響應(yīng)該得以重視。在提高功率因數(shù)的同時，變壓器的有功和無功損耗也能有所降低。第五，在一定的條件下，可以使用干式變壓器，因為其散熱工藝比較好，在同樣工藝和容量下，具有較小的有功及無功損耗，日常維護(hù)工作也較為方便。

6、結(jié)束語

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及的內(nèi)容比較多，對于較為復(fù)雜的變壓器的損耗來說，在上述理論分析和實踐探索過程中，要想實現(xiàn)節(jié)電的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行辦法還比較多，應(yīng)該根據(jù)實際情況，進(jìn)行合理的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]單曉紅，鐘月梅，王亞忠.配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間和經(jīng)濟(jì)容量的選擇[J].廣西電力，2009，32（2）.