對變壓器經濟運行的認識與探討

周曉溪 陳 鵬

(天津市電力公司檢修公司 中國 天津 300222)

變壓器經濟運行是指在技術條件允許并能保證安全生產的條件下，通過優化運行方式使變壓器在電能損耗較低的狀態下運行。在變電站實踐運行中，經濟運行方式不僅要兼顧經濟、技術等前提條件下，還要對變電站負荷狀況、設備投退等因素綜合考慮，才能制定出變壓器經濟運行的可行方案。

1 電力變壓器的經濟運行

電力變壓器的經濟運行是在確保電力變壓器安全運行和供電質量的基礎上，充分利用現有設備，通過擇優選擇變壓器經濟運行方式，負載調整的優化，變壓器運行位置的優化組合，改善變壓器運行條件等技術措施，最大限度地降低變壓器的電能損耗。

由于供用電系統的用電負載功率經常發生變化，而發電和用電又要保持相對的平衡，所以發電的功率要隨著負載的變化而變化。當負載曲線出現較大尖峰負載功率時，發電設備的容量可能滿足不了負載的需要，而造成電力系統頻率下降，給用戶造成影響，甚至較大損失。因此，為充分發揮電力設備的潛力，使電力系統的電能輸出與用電負載相適應就需經濟分配變壓器負載，即通過各臺變壓器負載分配的調整，使變壓器的有功功率損耗、無功功率消耗和綜合功率損耗達到最小，從而實現變壓器及變壓器間負載的經濟分配，亦即電網間負載的經濟分配。

電網間負載的經濟調度主要包括兩個方面：一是時間上對負載進行調整，包括提高負載率和削峰填谷，使電網中負載曲線接近平衡；二是在空間上對負載進行調整，使電網中變壓器間實現經濟分配，從而降低電網損耗。

2 經濟運行對變壓器容量與臺數選擇的要求

變壓器容量和臺數的選擇是供電安全可靠性和經濟性的重要因素，而容量大小和臺數多少往往取決于區域負荷的現狀和增長速度的預測，取決于負荷本身的性質和對供電可靠性要求的高低，取決于變壓器造價、系統短路容量和安裝環境等條件。對于變壓器的臺數和容量的選擇，目前看來主要應對如下因素重點考慮：電力變壓器的有功功率損耗包含變壓器空載損耗和變壓器負載損耗兩部分，在一定的負載下，利用率在50%～70%間為變壓器損失率最低、經濟運行最好的情況；相同負荷情況在利用率為50%～70%情況下，兩臺及以上容量變壓器較相應容量的一臺的損失大，同時兩臺以上變壓器的價格比一臺相同容量的更高，但單臺變壓器容量越大也并不一定就越經濟，單從變壓器損耗看那是可能的，但負荷越大外端輸出電流也越大，外線線路線徑就需要越大，初期造價也相應增加，此外兩臺變壓器在系統運行的穩定性和在檢修情況下保證供電的可靠性要高很多。

3 變壓器經濟運行的主要方式探討

3.1 變壓器并聯運行

在變電站中,常由兩臺或兩臺以上的變壓器并聯運行以供給總負荷,當斷開一臺時,其余主變壓器的容量不應小于60%的全部負荷。主要原因在于,站供負荷一般是在若干年內逐步發展的,必須相應地增加變壓器臺數,當站供負荷隨著季節、晝夜變化時,根據需要調節投入變壓器的臺數,以提高運行效率。當一臺變壓器檢修、故障退出并聯時,其余的變壓器仍可供給。

變壓器有不同的容量結構形式。并聯時,其一次繞組接至一共同電壓,二次繞組并聯連接,因而有共同的二次電壓。也就是說,它們的一次、二次都有相同的電壓。理想的并聯應能滿足下列條件：空載時,各變壓器的相應的二次電壓相位相同,并聯的各個變壓器內部不產生環流;負載時,各變壓器分擔的負荷電流與它們的容量成正比。各變壓器同時達到最佳負載狀態,使全部裝置容量獲得最大程度的應用。各變壓器的負載電流都應同相位,總的負荷電流是各負載電流的代數和。當總負載電流一定時,每臺變壓器所分擔的負載電流均為最小,因而每臺變壓器的銅耗也是最小,運行較為經濟。

3.2 變壓器分接開關

對兩(多)臺變壓器采用有備用的運行方式時,應認真了解變壓器的技術參數擇優選取,即優先選用鐵耗低、空載電流小、阻抗電壓低的變壓器;反之選為備用。電網的運行電壓對變壓器的損耗影響很大。變壓器過電壓5%運行時,一般鐵損將增加15%,超過電壓10%時鐵損增加值大于50%。過電壓運行還會使空載電流大幅度增加,冷軋硅剛片的鐵芯若過電壓5%運行時,空載電流將增加一倍。空載電流的增加將加大電網的無功損耗。變壓器在運行時,應隨時觀察電網的運行電壓水平,及時調整分接開關,避免過電壓運行,降低鐵損和勵磁損耗，這是變壓器經濟運行的重要措施之一。

3.3 保持變壓器三相負荷平衡

若負荷不平衡會造成三相壓差過大,產生負序電壓,影響電壓質量和電網的安全經濟運行。某相繞組過負荷,銅損增大,三相不平衡還會形成變壓器的磁路不平衡,會有大量的漏磁通流經桶皮、鐵芯夾件,使其嚴重發熱,增大了雜散損耗。所以應采取相應的措施,保持三相負荷平衡。通過運行監視,及時調整,對大容量的單相用電設備,應設專用變壓器,并接在高壓側的網絡上,對于大容量三相不對稱的不平衡,可采取具有快速響應特性的自動平衡裝置。此外,還應采取有關諧波治理及無功功率補償的措施,有利于降低變壓器損耗。

總之，變壓器經濟運行必須建立在安全可靠供電的前提條件下，備用變壓器應有可靠的自動投入裝置相配套，保證在相臨變壓器故障時自動投入運行，確保不中斷正常供電。安排變壓器并列運行方式，要對聯絡開關的額定折斷容量進行核算，防止系統短路故障時因開關遮斷容量不足而損壞設備，影響故障點的自動隔離；分列運行的母線聯絡開關備用電源自投動作時，應能自動斷開接入母線側的其它電源的開關。變壓器安裝應選擇在供電負荷重心區域，同時盡量保證三相變壓器負荷平衡，減少負序電壓損耗供電負荷。同時要考慮變壓器高溫度運行，引起變壓器自身損耗過大，影響輸出效率，造成不必要的電能浪費。不同的功率因數引起的變壓器有功和無功消耗也不同，即隨著功率因數的提高，變壓器的有功和無功消耗都要下降。因此，應盡量提高功率因數，降低變壓器的無功功率。在不同季節停運一部分變壓器也可以達到節能的目的。

4 結語

變壓器是輸配電網中廣泛應用的核心電氣設備，盡管其效率已達到95%～99%，但由于使用數量巨大和長時間持續運行，其自身產生的有功損耗和無功損耗相當大。采取有效措施，通過合理分配負荷、優選運行方式,使變壓器在電能損耗低的狀態經濟運行，以期達到合理節約電能的目的具有十分重要的現實意義。

［1］陳挺.淺談變壓器冷卻裝置功能及控制方法[J].機電信息，2010（12）.

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