農(nóng)用配變的節(jié)能運(yùn)行及損壞原因

彭 偉

（永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，湖南 永州 425000）

當(dāng)今農(nóng)用變壓器廣泛應(yīng)用10kV經(jīng)配變降為380/220V自用戶(hù)供電。因此，配變是農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中的主要電氣設(shè)備。配變?cè)趥鬟f電能與變換電壓過(guò)程中，其自身要產(chǎn)生有功功率和無(wú)功功率的消耗，尤其在變化較大的情況下，配變不能在最佳狀況下運(yùn)行，并無(wú)法發(fā)揮變壓器的效能，從而造成電能損耗的增加。為此，在農(nóng)村供電中，如何使配電處于最佳節(jié)能狀況下運(yùn)行，降低損耗節(jié)約電能，這是農(nóng)用供電中應(yīng)探求的主要課題，以求得在輸出相同的電量條件下，最大限度地降低變壓器的損耗，使用戶(hù)發(fā)揮更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 配變主要參數(shù)的分析

（1）空載電流I0。I0的作用是產(chǎn)生變壓器的工作磁通。I0大小主要取決于變壓器鐵芯的磁通密度Bm0I0=f(Bm)。

（2）空載損耗P0。P0包括兩部分：鐵損耗和空載銅損耗。變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，銅損耗包括一、二次繞組兩部分的銅損耗。而空載運(yùn)行時(shí)，I0≤I1,一次繞組的銅損耗很小；I2=O，二次繞組的電壓和頻率沒(méi)有銅損耗。所以空載損耗遠(yuǎn)小于正常運(yùn)行的銅損耗。空載運(yùn)行與正常運(yùn)行時(shí)，一次繞組的電壓和頻率不變，都等于額定值，因而鐵損耗也不變，且遠(yuǎn)大于空載銅損耗。空載銅損耗可以忽略，可以近似認(rèn)為空載功率P0等于鐵損耗P≥Pfe,即Pfe=P0P.與鐵芯中磁通密度B0的平方成正比。

（3）短路電壓Uk。在進(jìn)行變壓器短路試驗(yàn)時(shí)，使原繞組電流等于額定電流值時(shí)的電壓稱(chēng)為短路電壓，用Uk表示，短路電壓一般表示為額定電壓的百分之幾。即Uk=U1NG%，一般配變器，短路電壓是很小的，只有額定電壓的5%～10%.

（4）短路損耗Pk。Pk又叫變壓器的銅耗。它是變壓器的繞組在額定負(fù)載電流下所產(chǎn)生的功率損耗。P0與Pk是反映變壓器的有功功率損耗。I0與Uk則反映變壓器的無(wú)功功率損耗。

2 配變的節(jié)能運(yùn)行

變壓器的有功功率損耗是由固定損耗（鐵損）與可變損耗（銅耗）組成的。變壓器所帶的實(shí)際負(fù)載與其額定負(fù)載之比稱(chēng)為負(fù)載系數(shù)，用β表示。

變壓器的工作效率

β=0.5這是變壓器理論的最佳負(fù)載系數(shù)，但從實(shí)際使用角度及設(shè)備投資方面考慮，β=0.5并不是最佳的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)值。從經(jīng)濟(jì)上考慮可取 0.5<β<0.75范圍之內(nèi)為最佳。如果β>0.75，則變壓器的損耗將大大增加。總之，我們應(yīng)以理論為基礎(chǔ)，以實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)，以設(shè)備完全為依據(jù)，認(rèn)真的、科學(xué)的，有計(jì)劃的調(diào)整用電負(fù)載，提高負(fù)荷率，使變壓器在最佳負(fù)載系數(shù)的狀況下運(yùn)行，以達(dá)到變壓器的節(jié)能目的。

3 配變損壞的原因

在農(nóng)村供電中，隨著人們生活水平的提高，日用電量和機(jī)械設(shè)備不斷的增加，運(yùn)行著變壓器不是“大馬拉小車(chē)”，就是長(zhǎng)期超載運(yùn)行，變壓器往往不能在合理的節(jié)能狀況下運(yùn)行，這不僅造成電能損耗的增加，而且還會(huì)產(chǎn)生損壞變壓器的事故。其主要原因有如下幾點(diǎn)：

（1）配變超載運(yùn)行。任何一種電器設(shè)備都有其額定的負(fù)載值，假如變壓器長(zhǎng)期處于超載情況下運(yùn)行，使通過(guò)繞組的電流大大超過(guò)額定值，從而產(chǎn)生大量熱量使繞組溫度增加，變壓器油溫升高，使油質(zhì)變壞，絕緣程度降低。同時(shí)，繞組與鐵芯片間絕緣容易老化。長(zhǎng)此下去，絕緣被擊穿而損壞變壓器。

近年來(lái)隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，人民生活水平提高，各種家用電器大量進(jìn)入農(nóng)村的千家萬(wàn)戶(hù)，使用電負(fù)載猛增，這是造成變配超載的主要原因。再加上管理水平不高，沒(méi)及時(shí)測(cè)量變壓器的超載的負(fù)載圈，并未采取措施解決超載，任其使用，不僅使電能損耗增加，而且會(huì)縮短壽命甚至損壞變壓器。

（2）配變的三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡。變壓器在正常運(yùn)行下，其三相負(fù)載的不平衡率，一般不超過(guò)25%。假如運(yùn)行中變壓器其不平衡率超過(guò)25%，不僅造成損耗增加，而且超載的某相的繞組發(fā)熱嚴(yán)重，由于三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡，從而在中性線中有較大零序電流通過(guò)，零序磁通會(huì)在油箱及鋼結(jié)構(gòu)件中通過(guò)，引起較大的電流損耗。同時(shí)使變壓器運(yùn)行溫度升高，油質(zhì)變壞，絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)就損壞變壓器。這也是管理使用不善造成的。在用電中不按負(fù)載性質(zhì)、用電特點(diǎn)等把負(fù)載平均地分別接在變壓器三相上，結(jié)果使有的相負(fù)載過(guò)重，有的相負(fù)載過(guò)輕，產(chǎn)生三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡，使用管理中又沒(méi)有及時(shí)測(cè)量三相負(fù)載并調(diào)整負(fù)載。在三相負(fù)載長(zhǎng)期嚴(yán)重不平衡情況下而損壞變壓器。

（3）配變低壓線路短路。在農(nóng)村供電中，由于建筑物不規(guī)范，低壓線路走線也不規(guī)范，高低不一致，甚至有的從樹(shù)叢、竹林中通過(guò)，由于樹(shù)、竹長(zhǎng)高頂在線路導(dǎo)線間，不僅會(huì)漏電增加電能損耗，還會(huì)在大風(fēng)大雨影響下產(chǎn)生線間短路、低壓側(cè)短路，在線路中將產(chǎn)生巨大短電流，其值可達(dá)額定電流的20～30倍。在超大短路電流作用下，線圈中將產(chǎn)生巨大電磁力，其值可高達(dá)額定電磁力的1000倍。使線圈的機(jī)械強(qiáng)度受到破壞。另外，巨大的短路電流還會(huì)在線圈中產(chǎn)生高溫，使絕緣擊穿而損壞變壓器。

（4）配變的雷擊。由于村莊建筑不規(guī)范，雜亂無(wú)章，農(nóng)用供電線路分布較廣，線路長(zhǎng)，變壓器多。因此，配變?cè)馐芾讚舻臋C(jī)會(huì)較多。農(nóng)村10kV線路上變壓器采用Y/Yo-12接法，高壓側(cè)安裝避雷器保護(hù)，通常采用的是避雷器接地線、中性點(diǎn)、變壓器外殼三點(diǎn)同時(shí)接地方法。但由于接地不良，或者接地?cái)嗦洌拥仉娮柚挡环蠘?biāo)準(zhǔn)，避雷器安裝方法欠佳，避雷器質(zhì)量不好等，使避雷器失去“避雷”效果。因而在雷云放電時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓直接加在變壓器上，使絕緣擊穿而損壞變壓器。