變電所變壓器經濟運行解析論文
[論文關鍵詞]變壓器運行方式節能
[論文摘要]電力變壓器作為電力系統電壓變換的主要設備，被廣泛應用于輸電和配電領域，變壓器容量的選擇直接影響到電網的運行和投資。通過合理的選擇運行方式，加強變壓器的運行管理，達到節能目的。變壓器經濟運行是在確保變壓器安全運行及滿足供電量和保證供電質量的基礎上，充分利用現有設備；通過擇優選取變壓器最佳運行方式、負載調整的優化；變壓器運行位置最佳組合以及改善變壓器運行條件等技術措施，從而最大限度地降低變壓器的電能損失和提高其電源側的功率因數，所以變壓器經濟運行的實質就是變壓器節電運行。
變壓器在整個電力系統中是一種應用廣泛的電氣設備，一般說來，從發電、供電一直到用電，需要經過3～5次的變壓過程，其自身要產生有功功率損失和無功功率消耗。由于變壓器臺數多，總容量大，所以在廣義電力系統(包括發、供、用電)運行中，變壓器總的電能損失占發電量的10％左右。參見《變壓器經濟運行》(胡景生等著)這對全國來說，意味著全年變壓器總的電能損失為1100億kW·h以上，相當于3個中等用電量省份的用電量之和。變壓器經濟運行是在損失電能的1100億kW·h以上電能中去挖掘節電潛力；電網經濟運行則是在損失的3178～3746億kW·h電能中挖掘節電潛力。
一、容量相同、短路電壓相同的變壓器并列經濟運行方式
容量相同、短路電壓相同，也就是說，在多臺變壓器并列運行時，認為負載分配是均勻的、相等的。短路電壓相接近的條件是變壓器間的短路電壓差值ΔUK%應滿足下式要求：
ΔUK%=（ΔUDK%-ΔUXK%）/ΔUPK%*100%＜5%（11）
ΔUK%---變壓器最大短路電壓
ΔUXK%---變壓器最小短路電壓
ΔUP%---并列運行方式中全部變壓器短路電壓的算術平均值
沈鼓集團中央變電所設置3臺主變，容量為5000KVA，其中2#和3#主變并列運行供6300KW電機試車。如果試車產品為3200KW及以下電機拖動試車2#和3#主變任意一臺即可滿足生產要求。2#主變ΔUK2%=5.64%，3#主變ΔUK3%=5.52%。根據（11）式可得：
ΔUK%=（5.64-5.52）/5.56*100%=2.15%＜5%
因此，2#和3#主變滿足并列運行的短路電壓差值的要求。
沈鼓集團新廠區中央變電所設置3臺主變，容量為20000KVA，其中2#和3#主變并列運行供30000KW電機試車。2#主變ΔUK2%=8.76%，3#主變ΔUK3%=8.67%。根據（11）式可得：
ΔUK%=（8.76-8.67）/8.70*100%=0.6%＜5%
因此，2#和3#主變滿足并列運行的短路電壓差值的要求。
（一）相同臺數并列的運行方式
1.兩臺變壓器并列運行
兩臺變壓器A、B并列運行時，組合技術參數的空載損失和短路損失為兩臺之和：
ΔP0=PA0+PB0（12）
ΔPK=PAK+PBK（13）
如有AB及CD兩種兩臺變壓器并列運行，其功率損失計算公式為：
ΔPAB=PAB0+2PABK（14）
ΔPCD=PCD0+2PCDK（15）
根據（14）、（15）式可解得臨界負載系數SL:
LP=[（PABOPCDO）/（PCDKPABK）]1/2（16）
LQ=[（QABOQCDO）/（QCDKQABK）]1/2（17）
LZ=[（PABZOPCDZO）/（PCDZKPABZK）]1/2（18）
SL=2Se[（PABOPCDO）/（PCDKPABK）]1/2（19）
如果SL的計算結果為虛數時，選擇空載損耗較小的運行方式；如果SL為實數時，當負載小于臨界負載時，選擇空載損耗較小的運行方式，反之選擇空載損耗較大的運行方式。
2.多臺變壓器并列運行
如有N臺變壓器并列運行時，組合技術參數的空載損失和短路損失為各臺之和：
ΔPNO=Pi0（110）
ΔPNK=PiK（111）
如有甲、乙兩種N臺變壓器并列運行，其功率損失計算公式為：
ΔPN甲=Pi0甲+2PiK甲（112）
ΔPN乙=Pi0乙+2PiK乙（113）
根據（312）、（313）式可解得臨界負載系數L：
LP=[（Pi0甲Pi0乙）/（PiK乙PiK甲）]1/2（114）
LP=[（Qi0甲Qi0乙）/（QiK乙QiK甲）]1/2（115）
LP=[（PiZ0甲PiZ0乙）/（PiZK乙PiZK甲）]1/2（116）
SL=NSe[（Pi0甲Pi0乙）/（PiK乙PiK甲）]1/2（117）
如果SL的計算結果為虛數時，選擇空載損耗較小的運行方式；如果SL為實數時，當負載小于臨界負載時，選擇空載損耗較小的運行方式，反之選擇空載損耗較大的運行方式。
二、變壓器經濟運行方式的經濟負載系數
由于變壓器各種運行方式的有功損失和無功損失隨著負載發生非線性變化的特性，因此就存在著在某一負載系數條件下運行，其有功損失和無功損失最低的情況，稱此負載系數為運行方式的經濟負載系數。
（一）單臺變壓器運行的經濟負載系數
1.有功經濟負載系數Jp=（Po/Pk）1/2（1-18）
2.無功經濟負載系數jQ=（Io%/Uk%）1/2（1-19）
根據經驗可知，隨著變壓器的容量增大，有功損失系數稍微下降，而無功損失系數則明顯下降，特別是當變壓器容量增大到10000KVA以上時，jP、jQ下降更加明顯。隨著變壓器耗能參數的改善，經濟負載系數jP有較大的下降，而jQ下降更加明顯。所以，由于變壓器的材質不同，容量不同，再加上制造水平不同，其經濟負載系數jP、jQ存在著很大差異。
三、增設小容量變壓器的經濟運行
我公司生產主變為5000KVA，進戶電源為10KV。白天最大功率4200KW，22點至次日凌晨6點平均功率為1300Kw。如果增設1600小變壓器在22點至次日凌晨6點供電，其月基本電費為24000元，而節約的電費約為2280元。因此，增設小容量變壓器沒有節約電費，反而增加電費。
參考文獻：
[1]變壓器經濟運行，天津科學技術出版社，2000.
[2]胡景生等著，《變壓器經濟運行》，2000.
[3]胡景生等編著，《電網經濟運行與能源標準化》，2005.
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