配電變壓器經濟運行分析

【摘要】對影響配電變壓器經濟運行的幾方面因素進行了分析，并提出相關解決辦法，對減少配電變壓器的損耗，節約電能具有實際意義。

【關鍵詞】配電變壓器；經濟運行；降損

【中圖分類號】TM421 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0001-01

隨著經濟社會的發展，對電力的需求迅速增加。雖然我國電網建設較快，但是仍然不能滿足人們日益增長的用電需求。所以，有必要分析怎樣使供電設備合理經濟運行，以有效節約電能。配電變壓器是10kV及以下配電網中最主要也是使用最廣泛的設備，其電能損耗約占線損的三分之一。因此，如何使配電變壓器合理經濟運行，降低損耗，對節約電能具有很大的意義。

變壓器經濟運行是指在傳輸電能相同的條件下，通過擇優選取最佳運行方式和調整負荷，使變壓器的電能損耗最低。

一、合理分配變壓器所帶負荷

變壓器并非在額定功率運行時最經濟，一般變壓器的最佳經濟運行區為：1.333P_o/P_kSe～0.75Se（P_o、P_k、S_e分別為變壓器的空載損耗、短路損耗和額定容量）之間，在該區間的變壓器運行最經濟。

在配電網改造過程中，由于考慮到負荷的發展，配電變壓器容量的選擇一般偏大。在某些負荷隨季節變化較大的地區或季節性加工作業地區，負荷較大時，變壓器的容量能夠滿足用戶的用電需求，而在低負荷季節里，變壓的器容量就會空閑很多，造成大馬拉小車的局面，使變壓器的運行不經濟，損耗較多。這時可以進行一些合理的調整，將這樣的兩個或多個臺區的負荷接由一臺變壓器帶出（條件是運行變壓器不能過負荷），將其余變壓器停運。這樣，通過調整負荷，停運部分變壓器，就可以有效地減少變壓器的電能損耗，并且使運行中的變壓器處于最佳經濟運行區或其附近。

變壓器的有功功率損耗是由空載損耗和負載損耗兩部分組成的?？蛰d損耗是一個常數，它不隨變壓器負載的變化而變化。而負載損耗則與變壓器負載的平方成正比。在一定的負載下，變壓器的有功功率損耗為空載損耗與一定負載下的有功功率損耗之和。變壓器在一定負載下的有功損耗取決于負載和其額定容量之比。

在配電網中，有很多地方會出現兩臺變壓器并列運行的情況。此時，我們可以通過分析、計算，得出是由兩臺變壓器并列運行經濟，還是由一臺變壓器帶原來兩臺變壓器的負載運行經濟。這分為兩種情況：

1、兩臺變壓器的容量相同。分為單臺變壓器運行（條件是變壓器的負載不大于其中一臺變壓器的容量）和兩臺變壓器并列運行。假設變壓器單臺運行時，此時改為兩臺變壓器并列運行，根據上述方法可得出變壓器的總有功功率損耗P_2T。如果兩臺變壓器的負載由一臺變壓器單獨帶出，另一臺備用，得出變壓器的有功功率損耗P_1T。令P_1T=P_2T，則可得出單臺變壓器帶全部負荷運行與兩臺變壓器并列運行時，總的有功功率損耗相等時的臨界負載S，設實際負荷為S，當S小于S，時，單臺變壓器帶全部負荷運行的總有功功率損耗小于兩臺變壓器并列運行時的總有功功率損耗；當S大于S，時，則兩臺變壓器并列運行時的總有功功率損耗小于單臺變壓器帶全部負荷運行的總有功功率損耗。即：當S小于S，時，應當單臺變壓器帶全部負荷運行；當S大于S，時，應當兩臺變壓器并列運行。

2、兩臺變壓器的容量不同。分為一臺變壓器運行（條件是負載不大于較小一臺變壓器的容量）和兩臺變壓器并列運行。假設變壓器一臺運行時負載為S，兩臺變壓器容量分別為S_AE和S_BE，且S_BE大于S_AE，其對應的損耗分別為P_A及P_B表示，則其運行方式可以是A臺或B臺變壓器單獨運行或是A、B兩臺變壓器并列運行，同樣可得出各情況下的有功功率損耗，分別得出A臺單獨運行轉B臺單獨運行的臨界負載S_A-B，A臺單獨運行轉A、B兩臺并列運行的臨界負載S_A-AB，和B臺單獨運行轉A、B兩臺并列運行時的臨界負載S_B-AB。經過上面的分析可知，當S_A-AB大于S_AE時，則A臺單獨運行轉A、B兩臺并列運行就無意義。所以，當負載S小于S_A-B時，則由A臺單獨運行，當S大于S_A-B且小于S_B-AB時，則由B臺單獨運行，當S大于S_B-AB時，則由兩臺并列運行。

二、變壓器各相負荷的調整

對于配電變壓器，單相用電負荷所占比重較大，特別是農電變壓器和居民用電變壓器，單項用電負荷遠大于三相用電負荷，普遍存在三相不平衡負荷，這都將大大增加功率損耗：

1、使變壓器損耗增加。在供電相同負荷的條件下，當三相負載不平衡達到最大時，變壓器的有功功率損耗是三相負載平衡時有功功率損耗的三倍。

2、使低壓線損增加。在輸送相同功率的情況下，三相負載不對稱運行造成的變壓器和低壓線路的損耗較對稱運行要高得多，運行極不經濟。

三相嚴重不平衡時，還可能產生中性點偏移。在三相不平衡負載中，如果有一相是最大負載，其他兩相為三倍的平均負載減去最大負載后的平均值。當負載不平衡時，我們可以通過查表或計算來求得損耗系數的最大值、最小值和中間值。當一相空載時，無論另外兩相負載多少，查找損耗系數上限值；當一相負載最大，另兩相負載差值在10%以內，查找損耗系數的下限值；其他情況查找中間值。設K_f1為原來不平衡負載的損耗系數，K_f2為調整后的不平衡負載損耗系數。有功功率與無功功率的節約與（K_f1-K_f2）的值成正比。因此，要對單相負載特別是大功率單相負載所接相別認真進行管理，定期對三相負載不平衡度進行測量，當三相負載不平衡度大于10%時要及時進行調整。

三、采用電容器進行無功補償

配電變壓器及其它大部分供用電設備在運行時都要消耗無功功率。無功功率在電網中傳輸會增加功率損耗，無功功率較大時會使功率因數降低，嚴重時還會使負載端電壓下降，影響用電設備的正常運行。因此，有必要安裝電容器，進行無功補償，提高低壓電網功率因數，改善電壓質量，降低線損。無功補償應按照“分級補償、就地平衡”的原則，合理布局，避免出現負荷高峰時欠補償、低負荷時過補償。

配電變壓器無功補償屬于集中補償，是將電容器組裝在變壓器的低壓母線上，同電容器組的自動投切裝置配套，自動追蹤無功功率變化而改變補償容量，避免產生過補償或欠補償。

其它補償方式還有：將電容器組裝在配電線路上，適用于公用負荷且負荷點多的供電狀況；將電容器分散裝在大用戶主要用電設備的車間內，就地補償用電設備所消耗的無功功率，以減少線路輸送無功功率的損耗。

以上從三個方面分析了影響配電變壓器經濟運行的因素及相關解決辦法，在實際工作中，如果能夠按照這三個方面的要求去做，就能夠有效地減少配電變壓器的損耗，促進其合理、經濟運行。