配電變壓器經濟運行的理論分析與措施研究

孟杰

摘要：配電變壓器是電力系統運行的重要設備之一，變壓器的經濟運行和降低損耗可以促進節能減排。在分析變壓器節能、經濟運行理論的基礎上，提出幾種實現變壓器經濟運行的措施，以期為電力系統節能損耗提供基本依據。

關鍵詞：配電變壓器；經濟運行；損耗；節能減排；措施

中圖分類號：TM421 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）06-0062-02

配電變壓器在電能傳輸和分配中起著重要的作用，同時，變壓器本身會產生一定的有功和無功的損耗。由于變壓器長時間運行和使用數量巨大而導致的損耗不容忽視，因此，研究變壓器的經濟運行和降低損耗非常有必要，可以對能源使用中的節能減排起到一定的作用。

1 變壓器的經濟運行

變壓器的經濟運行就是在保證變壓器安全運行的基礎上，改善變壓器的運行條件等技術措施，使其最大限度地降低變壓器在運行中的損耗。

1.1 變壓器經濟運行理論

根據變壓器在電力系統運行中所起到的作用，在計算其經濟運行狀態時可以分為3種情況，即按照有功功率損耗、無功功率損耗、綜合功率損耗的基準分析。有功功率損耗考慮的是節約電能為主，無功功率損耗考慮的是提高電力系統的功率因數，綜合功率損耗則是二者兼顧。

1.2 經濟負載系數

在電力系統中，功率有有功功率和無功功率的區分。在變壓器的運行中，有綜合功率的概念，即變壓器的有功損耗和無功損耗形成的網絡附加的有功損耗之和。功率損耗率即為變壓器本身損耗與其傳輸的功率損耗之比。功率損耗率與負載率的函數關系如圖1所示。曲線中有一個最低點，此時的負載率稱為有功經濟負載率。

1） 有功功率損耗和損耗率。變壓器有功損耗ΔP和損耗率ΔP%可按下式計算：

ΔP=P0+β2PK （1）

ΔP%=■=■×100% （2）

式中：P0為變壓器的空載損耗；PK為變壓器的負載損耗；β為變壓器的負載率；Se為變壓器的額定容量；cosφ為負荷功率因數；P1為變壓器一次側輸出功率。

其中，負載率可以表示為：

β=■ （3）

式中：P2為變壓器二次側輸出功率。

變壓器效率可以表示為：

η=■=■ （4）

公式（4）對β求導便可以得到最佳負載率，即空載損耗等于負載損耗。

2） 變壓器綜合功率損耗和損耗率。變壓器綜合功率損耗ΔPZ和損耗率ΔPZ%可按下式計算：

ΔPZ=ΔP+KQΔQ=P0Z +β2PKZ （5）

ΔPZ%=■×100% （6）

式中：KQ為無功經濟當量；P0Z為空載綜合功率損耗；PKZ為額定負載綜合功率損耗。

無功經濟當量的物理意義為：變壓器每增加或減少1 kvar無功功率所造成的有功損耗的增加或減少量。

變壓器綜合最佳負載率：

βjZ=■ （7）

P0Z=P0+KQQ0 （8）

PKZ=PK +KQQK （9）

式中：KT為負載波動損耗系數，一般取1.05；QK為無功漏磁損耗；SK為變壓器短路試驗時電源側的視在功率。

1.3 變壓器經濟運行區間劃分

根據不同的負載率區間，變壓器在運行時體現不同的經濟性，劃分為3個區間：經濟運行區、最佳經濟運行區和非經濟運行區（如圖2所示）。

1） 經濟運行區（可運行范圍）。βjZ2≤β≤1.00，此區間變壓器損耗率低于其在額定負載的損耗率。2） 最佳經濟運行區（優選運行范圍）。1.33βjZ2≤β≤0.75，此區間變壓器運行效率更高。3） 非經濟運行區（大馬拉小車運行范圍）。0≤β≤βjZ2，此區間變壓器損耗高，效率最低。

2 調節變壓器經濟運行的措施

配電變壓器本身的損耗很大，為了節約能源、降低損耗，可以根據不同的情況控制變壓器的運行情況，實現變壓器的經濟運行。

2.1 提高配電網的功率因數

提高網絡的功率因數對于電力系統的運行意義重大。功率因數的提高能夠有效減少變壓器的需用容量。降低電能損耗、提高架空線路和變壓器的輸送電能的效率，即提高變壓器的經濟運行。現場中通常采用裝設無功補償裝置提高功率因數的措施。

2.2 合理選擇變壓器的運行方式

常規變電站通常由兩臺變壓器帶負荷供電，其目的在于由于負荷的變化或季節影響到用電量時，改變變壓器的運行方式。變壓器的使用通常留有一定的裕度，低谷負荷可由單臺變壓器供電，高峰負荷由兩臺變壓器同時供電，目的是使負荷處于最佳運行區域，減少配電變壓器的有功損耗，使得網絡處于最佳運行狀態。

2.3 保證三相負荷平衡

電力系統中，由于輕載和空載的原因會導致系統三相系統的負荷分布不平衡，此時會產生不平衡電流、電壓，增大系統的損耗。系統不平衡嚴重時，損耗可以增大到正常時的3倍。為此，需要采取一定的措施限制系統不平衡現象的發生，保證變壓器的經濟運行。

2.4 定期或不定期檢查維護

電力變壓器的常年運行勢必會發生或大或小的故障，因此對變壓器進行維護是十分必要的。不定期地對配電變壓器進行巡視、檢查，查看變壓器油位，查看高低壓套管有無閃絡、放電痕跡；定期檢查變壓器接地是否良好，檢測接地電阻及接地引下線是否安全等，確保設備的安全可靠運行。

3 結語

變壓器運行中損耗非常大，對變壓器的經濟運行情況加以分析和研究十分有必要。本課題以變壓器運行理論為根本出發點，兼顧不同的研究目的，提出實現變壓器經濟運行的措施，以期為電力行業的節能減排做出一定的貢獻。

參考文獻

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[3] 楊慶華.配電網變壓器經濟運行策略探討[J].科技論壇，2012（2）：32-35.

Abstract： The distribution transformer is one of the important equipment operating in power system， therefore economic operation and loss reduction can promote energy conservation and emission reduction. This paper put forward some measures to realize economic operation of the transformer on the basis of analyzing the theory of transformer energy saving and economic operation， so as to provide basic reference for energy conservation and consumption reduction in power system.

Key words： distribution transformer； economic operation； loss； energy conservation and emission reduction； measure