配電變壓器無功功率的分析與節(jié)能措施

宋桂江

（神華黃驊港務(wù)公司裝船一部，河北 滄州 061110）

提高負(fù)載功率因數(shù)是變壓器節(jié)能運(yùn)行的有效方法，即使變壓器的無功功率從負(fù)載側(cè)得到補(bǔ)償，以降低變壓器的無功功率損耗，降低用電費(fèi)用。

一、變壓器無功功率的計(jì)算

變壓器無功功率ΔQ的計(jì)算公式

式中：Q0——變壓器空載無功功率，kvar；

QK——變壓器額定負(fù)載時(shí)無功功率，kvar；

Se——變壓器額定容量，kV·A；

P2——變壓器負(fù)載功率，kW；

cosφ2——負(fù)載功率因數(shù)。

式中：ΔP——變壓器有功功率，kW；

P0——變壓器空載有功功率；

PK——變壓器短路損耗。

實(shí)際功率因數(shù)cosφ1由下式計(jì)算。

某臺容量630kV·A的變壓器是20世紀(jì)80年代出廠的SL7-630/10型節(jié)能型變壓器。出廠數(shù)據(jù)為空載損耗P0=1 113W，短路損耗PK=7 901W，空載電流I0%=2%，阻抗電壓UK%=4.88%。從上述公式可計(jì)算出此變壓器在各種狀態(tài)下的運(yùn)行情況，見表1至表4。

從表1至表4可見，在任何負(fù)載狀況下無功功率消耗都遠(yuǎn)大于有功功率損耗。當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)在0.7～0.95變化時(shí)，由于變壓器無功功率的影響，在負(fù)載率為20%以下時(shí)，實(shí)際功率因數(shù)cosφ1比負(fù)載功率因數(shù)cosφ2降低4%～20%；在負(fù)載率為50%時(shí)降低2.5%；在負(fù)載率為85%以上時(shí)為2%。

表1 當(dāng)負(fù)載功率為100kW，在不同功率因數(shù)時(shí)的變壓器損耗

表2 當(dāng)負(fù)載功率為300kW，在不同功率因數(shù)時(shí)的變壓器損耗

表3 當(dāng)負(fù)載功率為500kW，在不同功率因數(shù)時(shí)的變壓器損耗

表4 當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)保持在0.95，在不同負(fù)載時(shí)的變壓器損耗

以上實(shí)例進(jìn)一步證實(shí)，通過提高負(fù)載功率因數(shù)降低變壓器的無功功率損耗是行之有效的。

二、對變壓器無功功率消耗的節(jié)能

供電部門以功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的規(guī)定是，根據(jù)無功電量與有功電量計(jì)算出的實(shí)際功率因數(shù)，在高于或低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí) (一般規(guī)定基數(shù)為cosφ=0.9)，按照規(guī)定的電價(jià)計(jì)算出當(dāng)月電費(fèi)后，再按照表5所規(guī)定的百分?jǐn)?shù)增減電費(fèi)。

無功功率的節(jié)能對用戶來說，就是盡力提高功率因數(shù)，減少無功計(jì)量，把實(shí)際功率因數(shù)保持在0.95，以降低電費(fèi)。

一般配電變壓器為500kV·A以上的用戶，配電方式為高供高量，有自己的10kV系統(tǒng)，有功與無功計(jì)量是安裝在變壓器的10kV側(cè)，而無功功率補(bǔ)償裝置安裝在變壓器低壓側(cè)的400V系統(tǒng)中。按無功自動補(bǔ)償裝置性能和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，常認(rèn)為將負(fù)載功率因數(shù)保持在0.93～0.95已是補(bǔ)償?shù)轿唬鲆暳藢ψ儔浩鳠o功功率的補(bǔ)償。從表1至表4可看出，把負(fù)載功率因數(shù)cosφ2提高到0.97時(shí)，變壓器的無功功率放大部分由無功補(bǔ)償裝置供給。在變壓器低負(fù)載時(shí)，還需把負(fù)載功率因數(shù)cosφ2提高到0.98，才能把實(shí)際功率因數(shù)cosφ1保持在0.95。

目前無功補(bǔ)償裝置種類較多。神華黃驊港務(wù)公司裝船一部采用“以無功電度表作采樣元件，由PC控制的無功補(bǔ)償裝置”信號源來自反映負(fù)載無功總量的三相無功電度表，受控于智能型電腦控制工具，測量精度高，受外界因素影響小，功率因數(shù)可保持在0.98～1范圍內(nèi)，達(dá)到了理想的補(bǔ)償效果。原年電費(fèi)近1 500萬元，改進(jìn)無功自動補(bǔ)償裝置，將原來的負(fù)載功率因數(shù)提高到0.98后，電費(fèi)減少1.5%，效果十分明顯。

表5 功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)表