【电力变压器经济运行浅析】电力变压器经济运行

　　摘 要：变压器作为输配电系统的广泛应用中电压交换设备，节能潜力巨大，本文通过分析其损耗类型及产生原因，针对其空载损耗和负载损耗分别提出了降损节能的具体措施，对生产实践有指导意义。
　　关键词：有功损耗；无功损耗；负载率；功率因数
　　中图分类号：TM41 文献标识码：A
　　作为电压变换设备，变压器被广泛应用于输电和配电领域，虽然其本身效率很高，但因其数量多、容量大，且全年投入运行，其总损耗仍很大。据估计，我国变压器的总损耗占系统总发电量的10％左右，如损耗每降低１％，每年可节约上百亿度电，因此变压器的经济运行对于电力能源的节约意义重大。
　　1变压器的有功功率和无功功率损耗
　　变压器在变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率由两部分组成：一部分是铁芯产生的有功损耗—铁损，另外一部分是变压器一、二次绕组中的电阻产生的有功损耗—铜损。只要外加的电压和频率不变，铁损就不变，与变压器负载大小无关。铁损大小可由空载试验得到。铜损与变压器的负载率平方成正比，其大小也可以通过变压器短路试验确定。变压器的无功损耗也由两部分组成：一部分是用来产生主磁通，也就是用来产生励磁电流和空载电流的，它与变压器负载大小无关；另外一部分无功损耗是消耗在变压器一、二次绕组的漏电抗上，它与变压器的负载率平方成正比。
　　变压器综合功率损耗是变压器有功功率损失和因其消耗的无功功率使电网增加的有功功率损耗之和。它反映了电力系统总体最佳节电方法，是既考虑有功电量节约，又考虑无功电量节约的综合最佳。
　　2针对变压器损耗应采取的措施
　　2.1减少变压器空载损耗
　　2.1.1选择节能型配电变压器
　　应积极推广应用S11系列和非晶体合金变压器，坚决淘汰更换64、73及S7系列等高耗能配电变压器。节能型变压器在制造铁芯的硅钢片、铁芯的制造工艺上都有较大的改进——这有利于减小变压的空载功率损耗。特别是变压器的铁芯材料已发展到现在最新的节能材料——非晶态磁性材料如2605S2，非晶合金铁芯变压器已得到实际应用，其铁损仅为硅钢变压器的１／５，使变压器空载损耗大幅度降低。
　　2.1.2合理选择变压器容量
　　在实际应用中，为保证配电线路的安全性，往往根据一年中最大负荷量及线路上所有用电设备都同时满负荷运转来选择变压器容量，使得变压器在非用电高峰时期及日常正常运转时，负载率均很低， 配变负载率小于30％，“大马拉小车”的状况，使空载损耗居高不下。同样地，如果变压器容量小，超载、重载也将影响变压器负载损耗增加。因此应根据线路实际运行情况，合理选择变压器容量，或选择两台小容量变压器在用电高峰期时全部投运，而在负荷率低时为“开一备一”工作方式。
　　2.2减少变压器负载损耗
　　2.2.1提高变压器负载率
　　单从变压器节能情况来看，利用率在50％－70％间为变压器有功损失率最低、节能情况最好的情况。我们称它为最佳负荷率βm。但如果以此来计算变压器容量，必将造成容量过大，使用户初期投资大量增加。这时我们引入变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率βj计算变压器容量，由此进一步分析我们可以得到:
　　βj＝（PoZTb/PKZτ）1/2＝（Tb/τ）1/2* βm
　　Tb:变压器年投运时间，一般选择7500h
　　τ：年最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数Tm查Tm-τ关系曲线。根据负荷的性质一般2300-4500h之间选取.
　　因此可以得到: βj =(1.3-1.8) βm
　　对于二班制运行特点的高层建筑中的配电变压器，按βj计算出的容量还是偏大，必将增加用户的一次性投资。于是我们选择经济负荷率β**＝(1～1.3)βj ，这样我们既能进一步节省一次性投资，又能使电能损耗小。由以上分析我们可以得出在选择变压器容量时，我们一般考虑变压器的负载率为75％～85％。这样既考虑到节能，又综合考虑初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用，以及其使用期内预留适当的容量。
　　2.2.2提高配电网功率因数
　　配电网功率因数降低之后，如果无功损耗得不到及时、合理补偿，必将对变压器带来许多不良后果，使其容量不能得到充分利用、有功功率损耗增加、造成配电网电压下降继而影响其正常运行等等。
　　提高功率因数而降低的有功功率损耗（%）可按下公式计算：
　　上式中 、 —补偿前后的功率因数。 可按下式计算：
　　式中，P—负荷的有功功率（kW）；
　　Q—负荷的无功功率（kvar）；
　　Qb—电容器补偿容量（kvar）。
　　当功率因数降分别从0.60～0.90提高到0.95时，降低有功功率损耗见下表:
　　因此应在配电网中装设无功补偿设备，监视系统的无功潮流，减少无功电能输送，尽量使无功就地平衡；其方式应做到：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主。对无功补偿设备进行定期巡视检查，发现问题及时处理，确保设备可投运率达95%及以上，减少供电线路中的有功功率和电能损耗，并降低线路中的电压损失与电压波动，以达到节约电能和提高供电质量的目的。
　　2.2.3优化配电网布局
　　使变压器靠近负荷中心，线路由电源向周围辐射，缩短供电半径：10kV线路供电半径≤15km；低压线路供电半径≤0.5km。同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压损耗。
　　结语
　　对于变压器的经济运行应根据变压器现有的技术参数，结合实际负荷情况及现场情况，选择合理的变压器型号、容量及运行方式，运用综合节能降耗方法，减少变压器的有功及无功功率损耗，实现变压器的节能降耗及稳定运行。
　　参考文献
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