電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與分析

張準(zhǔn)英

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，變壓器的工作職責(zé)主要是將電壓升高并將電能輸送到用電地區(qū)，或者降低電壓使其達(dá)到各級(jí)使用電壓范圍。變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能夠有效提升其使用壽命、減少功能性損耗，并且能顯著提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文簡(jiǎn)述電力變壓器的損耗特征，并對(duì)常見(jiàn)損耗問(wèn)題提出優(yōu)化策略，旨在為構(gòu)建經(jīng)濟(jì)型電力系統(tǒng)提供參照。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;優(yōu)化策略

電能是現(xiàn)代生活中最重要的能源之一，人們的衣食住行都離不開(kāi)電，人類的生產(chǎn)力也因使用電能而得到了質(zhì)的提升。伴隨國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，城市和居民對(duì)供電質(zhì)量的要求也在不斷提升，電力系統(tǒng)中原有電力變壓器因?yàn)樵O(shè)備陳舊、無(wú)功補(bǔ)償措施不足等問(wèn)題的出現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行得不到保障。因此，使電力變壓器的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定，已經(jīng)成為電力工作人員普遍關(guān)注的重要問(wèn)題。

1 電力變壓器的損耗原因

電力變壓器的損耗原因主要分為有功損耗和無(wú)功損耗兩種。其中有功損耗又可細(xì)分為雜散損耗、鐵耗和銅耗三種，產(chǎn)生這三種損耗的原因是因?yàn)殡娏ψ儔浩鲀?nèi)部元件受到電流、磁場(chǎng)諧波等因素的影響產(chǎn)生不同程度的損害，繼而影響電力變壓器的使用壽命和穩(wěn)定性。無(wú)功損耗主要指電力變壓器不對(duì)外做功，需要提供能量轉(zhuǎn)換平臺(tái)以使磁場(chǎng)電功率穩(wěn)定運(yùn)行，會(huì)損傷電力設(shè)備的質(zhì)量[1]。

2 影響電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素

2.1 用電負(fù)荷過(guò)重

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的活躍，用電需求直線上升，許多變電站負(fù)荷過(guò)重，尤其是在夏季或各單位的用電高峰期，電力變壓器負(fù)擔(dān)過(guò)重，很難保障其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另外，在國(guó)家舉行一些重要的慶典活動(dòng)或節(jié)日期間，為使供電安全性更高，需要電力變壓器保障供電穩(wěn)定運(yùn)行，因而很難保障其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另外在電網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)展重大檢修時(shí)，也無(wú)法讓電力變壓器進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以規(guī)避電力系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)的安全隱患或事故。

2.2 切換設(shè)備產(chǎn)生能耗

在兩臺(tái)電力變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，必須通過(guò)切換使用電力變壓器來(lái)保障二者都能穩(wěn)定運(yùn)行，但是在對(duì)電力變壓器進(jìn)行切換時(shí)會(huì)存在安全隱患。部分電力系統(tǒng)負(fù)荷率較低，電力負(fù)荷在不同時(shí)期差異性大，所以必須采用先進(jìn)的設(shè)備每天切換電力變壓器，由于切換變壓器使得設(shè)備使用時(shí)間減少，且切換設(shè)備會(huì)使設(shè)備故障頻發(fā)，經(jīng)常對(duì)設(shè)備開(kāi)展的檢修工作也使得電力變壓器無(wú)法經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。

2.3 技術(shù)有待提升

影響電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要問(wèn)題就是相關(guān)技術(shù)有待提升，根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)中的普遍情況來(lái)看，對(duì)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的相關(guān)內(nèi)容多采用人工分析和計(jì)算，工作效率低，結(jié)果準(zhǔn)確性差，技術(shù)亟待提升。很多電力企業(yè)在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)時(shí)，會(huì)出于對(duì)負(fù)荷的前瞻性考慮，選擇偏大的電力變壓器，設(shè)備所能承載的電荷遠(yuǎn)超實(shí)際需求。并且部分設(shè)備用電季節(jié)性、時(shí)效性較強(qiáng)，很多大型負(fù)荷設(shè)備每天僅會(huì)運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)，例如空壓機(jī)、鍋爐，民用空調(diào)等，但是為了使供電安全性得到保障，電力變壓器往往全天輕載甚至空載運(yùn)行[3]。

3 電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的優(yōu)化策略

3.1 提升電力變壓器設(shè)備管理水平

管理人員應(yīng)善于總結(jié)區(qū)域日常供電需求規(guī)律，結(jié)合國(guó)家節(jié)日、活動(dòng)、慶典等特殊用電情況作為審核依據(jù)，更有針對(duì)性地調(diào)整電壓率。需要加大核查、總結(jié)地區(qū)用電負(fù)荷，根據(jù)總結(jié)出的用電規(guī)律科學(xué)調(diào)控電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，避免出現(xiàn)空載供電或負(fù)荷過(guò)重等情況，減少對(duì)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的阻礙因素。

為了使區(qū)域內(nèi)的電力變壓器能一直保持穩(wěn)定運(yùn)行，需要定期對(duì)其進(jìn)行檢修和維護(hù)，降低設(shè)備出現(xiàn)損壞的概率，節(jié)約維修成本，提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。加強(qiáng)應(yīng)對(duì)故障的能力，做好應(yīng)急預(yù)案，確保能以最短的時(shí)間恢復(fù)電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，最大限度減少因變壓器故障對(duì)周?chē)用裼秒妿?lái)的不便。加強(qiáng)對(duì)電力變壓器元件的更換和養(yǎng)護(hù)，及時(shí)排查設(shè)備出現(xiàn)損壞的原因，降低周?chē)h(huán)境的影響因素，延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。

3.2 優(yōu)化電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)

為更科學(xué)地選取電力變壓設(shè)備，管理人員應(yīng)在為地區(qū)規(guī)劃供配電系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)區(qū)域的電力負(fù)載情況明確參數(shù)，使電力變壓器在持續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下?lián)p耗率最小。在對(duì)電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者需針對(duì)變壓器的設(shè)備型號(hào)和運(yùn)行原理明確其負(fù)荷狀態(tài)，科學(xué)地設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，提升設(shè)備的散熱性能，使得系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。變壓器的損耗與其降壓次數(shù)的關(guān)系成正比，通過(guò)降低其降壓數(shù)量，能有效強(qiáng)化變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力。相較于兩線圈變壓器，自耦變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗更低，因此，在符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可將變比小于2的變壓器更換為自耦變壓器[4]。功率因數(shù)也是影響變壓器有功和無(wú)功損耗的重要因素之一，變壓器的有功和無(wú)功損耗與功率因數(shù)的變化成反比，即功率因數(shù)提高，變壓器的有功和無(wú)功損耗降低;反之功率因數(shù)降低，變壓器的有功和無(wú)功損耗升高，因此，應(yīng)盡可能增加功率運(yùn)輸，提升電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率[5]。

3.3 相間調(diào)整符合的優(yōu)化

確認(rèn)供電負(fù)荷滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如三相負(fù)荷所產(chǎn)生的不均衡上升至最高，變壓器實(shí)際有功功率將會(huì)隨之下降，且下降空間超出3倍。與此同時(shí)，由于三相負(fù)荷不均衡狀況形成，還會(huì)誘發(fā)后續(xù)出現(xiàn)低壓線損問(wèn)題隨之出現(xiàn)。此外，當(dāng)輸送功率相等時(shí)，三相負(fù)荷還會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱狀況，進(jìn)一步導(dǎo)致低壓線路及變壓器的損耗開(kāi)始加大，最終限制電力變壓器的經(jīng)濟(jì)性提升。

3.4 選擇高效節(jié)能產(chǎn)品

選擇電力變壓設(shè)備時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇先進(jìn)的節(jié)能型變壓設(shè)備，不僅能極大程度節(jié)約能源，且新型變壓設(shè)備能承載更大負(fù)荷變化。為使電力變壓器能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，供電公司應(yīng)及時(shí)更換原有高耗能設(shè)備，積極采用先進(jìn)設(shè)備才能使其實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[6]。

3.5 采用電容無(wú)功補(bǔ)償

電力變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗會(huì)隨著功率因素的變化而變化，功率因數(shù)升高，變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗會(huì)隨之下降。因此，可通過(guò)提升功率因數(shù)的方式提高電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)電力變壓器總功率的不同，提高功率因數(shù)的方式各有不同，對(duì)總功率在50～80kVA的電力變壓器來(lái)說(shuō)，可通過(guò)手動(dòng)補(bǔ)償回路的方式提升功率因數(shù);總功率在100kVA以上的電力變壓器則應(yīng)采用自動(dòng)補(bǔ)償回路的方式提升功率因數(shù)。將電力變壓器額定容量的15～30%數(shù)值設(shè)定為無(wú)功補(bǔ)償容量，分別設(shè)置三個(gè)手動(dòng)或自動(dòng)控制的回路，將補(bǔ)償器安裝在電力變壓器配電箱中。雖然此種方式能有效優(yōu)化變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，但技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)功率因數(shù)的監(jiān)督力度，隨時(shí)觀察功率因數(shù)的變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施，及時(shí)更改負(fù)荷分配，并且重新計(jì)算電力變壓器的功率因數(shù)，更改配電箱中的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)利用升高電力變壓器功率因數(shù)降低其有功和無(wú)功損耗的目的[7]。

3.6 民用負(fù)荷錯(cuò)峰用電

民用電負(fù)荷特征明顯，分布不均勻，高峰負(fù)荷時(shí)段多為晚上和周末。工作人員應(yīng)充分考慮民用電的特征，安排民用電中的企業(yè)等錯(cuò)峰用電。既能正常供應(yīng)居民日常生活所需用電，也能保障企業(yè)生產(chǎn)。在民用電夏季的使用高峰時(shí)期，可以聯(lián)合有關(guān)單位和部門(mén)，合理調(diào)整部分市政工程的施工時(shí)間，如排污、抽水等，最大限度減少其他因素對(duì)居民用電高峰的影響。穩(wěn)定電力變壓器的投運(yùn)容量，并且最大限度保證居民能連續(xù)、正常用電。

3.7 及時(shí)記錄電力變壓器的運(yùn)行情況

電力企業(yè)應(yīng)安排專業(yè)人員，對(duì)電力變壓器的運(yùn)行情況、運(yùn)行參數(shù)、實(shí)際負(fù)荷等數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的記錄，并為相關(guān)資料建立專門(mén)檔案，以便電力變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn)各項(xiàng)狀況時(shí)，工作人員能根據(jù)記錄，對(duì)電力變壓器的工作狀況展開(kāi)分析，能夠更有效地開(kāi)展對(duì)電力變壓器的相關(guān)維護(hù)工作。記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)包括電力變壓器的生產(chǎn)廠家信息、設(shè)備型號(hào)信息、輸送電能容量、壓力值等。

結(jié)束語(yǔ)：

有效推進(jìn)落實(shí)電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，能夠切實(shí)提升電網(wǎng)系統(tǒng)的可控性，更新老舊的電力變壓設(shè)備，讓電力系統(tǒng)的運(yùn)行更加節(jié)能高效。并且以地區(qū)實(shí)際用電規(guī)律和特征作為參考科學(xué)調(diào)整供電設(shè)備，減少輕載或空載現(xiàn)象，降低能源損耗。所以，電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要以科學(xué)的設(shè)計(jì)方案、明確的電網(wǎng)構(gòu)建參數(shù)為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的管理方案，才能使地區(qū)的電力系統(tǒng)得到穩(wěn)定、安全的運(yùn)行保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉開(kāi)全. 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與分析[J]. 四川電力技術(shù)， 2008（01）：54-56.

[2]雷學(xué)鋒. 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析與優(yōu)化[J]. 科技促進(jìn)發(fā)展， 2010（02）：70.

[3]侯永剛. 電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2013（27）：113-113.

[4]劉開(kāi)全. 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與分析[J]. 四川電力技術(shù)， 2008， 31（1）：54-54.

[5]雷學(xué)鋒. 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析與優(yōu)化[J]. 科技促進(jìn)發(fā)展， 2010.

[6]陳家春. 電力變壓器故障缺陷原因分析及措施[J]. 電世界， 2019， v.60;No.706（12）：30-32.

[7]白禹. 66kV電力變壓器安全運(yùn)行分析[J]. 電力系統(tǒng)裝備， 2020， 000（007）：169-170.

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