变电所变压器经济运行解析论文
[论文关键词]变压器运行方式节能
[论文摘要]电力变压器作为电力系统电压变换的主要设备，被广泛应用于输电和配电领域，变压器容量的选择直接影响到电网的运行和投资。通过合理的选择运行方式，加强变压器的运行管理，达到节能目的。变压器经济运行是在确保变压器安全运行及满足供电量和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备；通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化；变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。
变压器在整个电力系统中是一种应用广泛的电气设备，一般说来，从发电、供电一直到用电，需要经过3～5次的变压过程，其自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。由于变压器台数多，总容量大，所以在广义电力系统(包括发、供、用电)运行中，变压器总的电能损失占发电量的10％左右。参见《变压器经济运行》(胡景生等著)这对全国来说，意味着全年变压器总的电能损失为1100亿kW·h以上，相当于3个中等用电量省份的用电量之和。变压器经济运行是在损失电能的1100亿kW·h以上电能中去挖掘节电潜力；电网经济运行则是在损失的3178～3746亿kW·h电能中挖掘节电潜力。
一、容量相同、短路电压相同的变压器并列经济运行方式
容量相同、短路电压相同，也就是说，在多台变压器并列运行时，认为负载分配是均匀的、相等的。短路电压相接近的条件是变压器间的短路电压差值ΔUK%应满足下式要求：
ΔUK%=（ΔUDK%-ΔUXK%）/ΔUPK%*100%＜5%（11）
ΔUK%---变压器最大短路电压
ΔUXK%---变压器最小短路电压
ΔUP%---并列运行方式中全部变压器短路电压的算术平均值
沈鼓集团中央变电所设置3台主变，容量为5000KVA，其中2#和3#主变并列运行供6300KW电机试车。如果试车产品为3200KW及以下电机拖动试车2#和3#主变任意一台即可满足生产要求。2#主变ΔUK2%=5.64%，3#主变ΔUK3%=5.52%。根据（11）式可得：
ΔUK%=（5.64-5.52）/5.56*100%=2.15%＜5%
因此，2#和3#主变满足并列运行的短路电压差值的要求。
沈鼓集团新厂区中央变电所设置3台主变，容量为20000KVA，其中2#和3#主变并列运行供30000KW电机试车。2#主变ΔUK2%=8.76%，3#主变ΔUK3%=8.67%。根据（11）式可得：
ΔUK%=（8.76-8.67）/8.70*100%=0.6%＜5%
因此，2#和3#主变满足并列运行的短路电压差值的要求。
（一）相同台数并列的`运行方式
1.两台变压器并列运行
两台变压器A、B并列运行时，组合技术参数的空载损失和短路损失为两台之和：
ΔP0=PA0+PB0（12）
ΔPK=PAK+PBK（13）
如有AB及CD两种两台变压器并列运行，其功率损失计算公式为：
ΔPAB=PAB0+2PABK（14）
ΔPCD=PCD0+2PCDK（15）
根据（14）、（15）式可解得临界负载系数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的计算结果为虚数时，选择空载损耗较小的运行方式；如果SL为实数时，当负载小于临界负载时，选择空载损耗较小的运行方式，反之选择空载损耗较大的运行方式。
2.多台变压器并列运行
如有N台变压器并列运行时，组合技术参数的空载损失和短路损失为各台之和：
ΔPNO=Pi0（110）
ΔPNK=PiK（111）
如有甲、乙两种N台变压器并列运行，其功率损失计算公式为：
ΔPN甲=Pi0甲+2PiK甲（112）
ΔPN乙=Pi0乙+2PiK乙（113）
根据（312）、（313）式可解得临界负载系数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的计算结果为虚数时，选择空载损耗较小的运行方式；如果SL为实数时，当负载小于临界负载时，选择空载损耗较小的运行方式，反之选择空载损耗较大的运行方式。
二、变压器经济运行方式的经济负载系数
由于变压器各种运行方式的有功损失和无功损失随着负载发生非线性变化的特性，因此就存在着在某一负载系数条件下运行，其有功损失和无功损失最低的情况，称此负载系数为运行方式的经济负载系数。
（一）单台变压器运行的经济负载系数
1.有功经济负载系数Jp=（Po/Pk）1/2（1-18）
2.无功经济负载系数jQ=（Io%/Uk%）1/2（1-19）
根据经验可知，随着变压器的容量增大，有功损失系数稍微下降，而无功损失系数则明显下降，特别是当变压器容量增大到10000KVA以上时，jP、jQ下降更加明显。随着变压器耗能参数的改善，经济负载系数jP有较大的下降，而jQ下降更加明显。所以，由于变压器的材质不同，容量不同，再加上制造水平不同，其经济负载系数jP、jQ存在着很大差异。
三、增设小容量变压器的经济运行
我公司生产主变为5000KVA，进户电源为10KV。白天最大功率4200KW，22点至次日凌晨6点平均功率为1300Kw。如果增设1600小变压器在22点至次日凌晨6点供电，其月基本电费为24000元，而节约的电费约为2280元。因此，增设小容量变压器没有节约电费，反而增加电费。
参考文献：
[1]变压器经济运行，天津科学技术出版社，2000.
[2]胡景生等著，《变压器经济运行》，2000.
[3]胡景生等编著，《电网经济运行与能源标准化》，2005.
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