變電站主變壓器經濟運行方式研究

朱雷，朱秋平

（國網山東省電力公司冠縣供電公司，山東聊城，252500）

0 引言

社會經濟的快速發展對電力能源供應提出了更高要求，在電力生產和供應過程中，資源消耗巨大，對電力行業的可持續發展造成巨大威脅。變電站主變壓器的運行經濟性直接影響著電網經濟效益，為解決電力資源的供需矛盾，必須采取有效措施降低電網消耗，特別是主變壓器的消耗。選擇合理的主變壓器運行方式，可以實現經濟運行目標，在為社會經濟發展提供穩定支持的同時，將各項不必要的能耗降至最低。因此，有必要對變電站的主變壓器經濟運行方式進行研究。

1 變電站主變壓器運行特點

1.1 變電站主變壓器工作原理

主變壓器是變電站中的關鍵設備，以電磁感應原理為基礎，實現電能到負載之間的轉化和傳遞。主變壓器的工作流程可分為兩大部分，在前一階段，主變壓器的一次繞組連接交流電源，交變電流流過繞組，會在繞組內形成磁通，鐵芯在磁通作用下產生交變磁通，即通過一次繞組完成電能到磁能的轉化。在后一階段，繞組在電磁感應的作用下，產生感應電動勢，原、副邊繞組會出現電流過載，在此過程中，磁能在此轉化為電能，并能夠被安全使用。

1.2 變電站主變壓器的負載損耗關系

在變電站中，主變壓器的有功功耗主要由變壓器空載損耗和變壓器負載損耗構成。主變壓器的空載損耗與其負載變化沒有關系，由變壓器鐵芯決定。主變壓器的負載損耗則受變壓器繞組的銅線圈影響。因此，實際影響變壓器負載損耗的因素是銅線圈損耗，當符合出現變化時，變壓器繞組的銅線圈就會出現損耗，控制變壓器負載損耗的關鍵就是對銅線圈損耗的控制。可以通過合理選擇主變壓器運行方式來實現這一目的，使用合適的變壓器材料確保變壓器的穩定、經濟運行。

1.3 某變電站主變壓器的主要參數

關于變電站主變壓器損耗的技術參數主要是指有功功耗和無功功耗。以某變電站為例，該變電站的電網負荷主要隨季節變化，在夏季用電高峰期間，電網負荷量過高，單臺主變壓器已經無法滿足供電需求，但是在用電低估期，變電站負荷還未達到單臺主變壓器的容量。該變電站目前采用兩臺雙繞組主變壓器，變壓器的主要參數如下：（1）1#變壓器視在功率為5000kVA，空載損耗為4.86kW，額定負載損耗為35.37kW；（2）2#變壓器視在功率為5000kVA，空載損耗為5.687kW，額定負載損耗為29.86kW。

2 變電站主變壓器的經濟運行制約因素

頻繁切換還會給主變壓器運行帶來安全隱患。但由于電網峰谷負荷差異較大，需要通過變壓器切換滿足供電需求。因此，會產生較高的能耗，而且容易縮短設備壽命，與經濟運行要求不符。

3 提高變電站主變壓器運行經濟性的建議對策

3.1 合理選擇變壓器的型號及參數

合理選擇主變壓器型號及技術參數是提高變壓器運行經濟性的基本保障。在選擇變壓器型號時，要對變壓器容量和變電站的實際運行需求進行分析，計算變壓器容量能否滿足正常供電的電壓要求。根據實際運行情況確定投入變壓器的數量，并在使用過程中，對變壓器工作效率進行有效控制，從而達到降低運行能耗的目的。合理選擇變壓器型號，可以在提高運行效率的同時，減少不必要的能耗，提高變壓器運行經濟性。在此基礎上，對變壓器技術參數進行合理確定，避免變壓器因處于超負荷運行狀態影響使用壽命和供電穩定性。在確定運行參數時，還要確保變壓器能夠滿足并列條件。一般變壓器裝置容量比應控制在3:1范圍內，從而使變壓器保持低能耗運行狀態。

3.2 并行狀態下的經濟運行方式

變電站在高復合運行狀態下，需要將多個變壓器在同一系統內并行運行。由于變壓器的型號、技術參數等多存在差異，容易導致部分變壓器處于高能耗運行狀態。因此，要對變壓器的并行運行方式進行合理設計，對其進行運行經濟性分析，根據實際變電站運行情況，對不同狀態下變壓器運載情況和功率損耗情況進行具體分析，通過詳細的數據計算確定運行方式。比如在上述變電站中，設置有兩臺主變壓器。可以根據變壓器參數計算出臨界負載功率，以綜合功率最小為原則，合理設置經濟運行方式。兩臺變壓器單獨原型的臨界負載功率和并列運行臨界負載功率分別為2334kVA和2406kVA，經計算可以得出，負載功率在1937kVA以內，采用1#變壓器單獨運行方式經濟性較高，負載功率在1937~2406kVA之間，采用2#變壓器單獨運行方式經濟性較高，若負載高于2406kVA，則采用并行方式經濟性較高。

3.3 時段控制方式

對變電站主變壓器運行情況的調節實際是根據具體狀態下電網負荷參數，快速切換電壓，確保電壓能夠滿足用戶用電需求。這也導致變電站主變壓器在平時的運行過程中需要進行頻繁的切換操作，不僅會產生較大的電能消耗，還會影響變壓器的使用壽命。針對這一情況，可采用分時段控制的方法，首先對變電站日負荷變化情況進行記錄和分析，繪制日負荷變化曲線，反應變壓器運行的實際需求。根據日負荷變化曲線，制定不同時段間的變壓器運行參數控制對策。在用電高峰時段，可采用備用變壓器分擔運行負荷，在負荷時段，則將變壓器及時撤除，避免出現電能浪費。

3.4 降低變壓器運行能耗

變電站主變壓器的經濟運行指標是衡量器是否處于經濟運行狀態的關鍵指標，主要有變電站的變壓器工況站總工況比例決定。在合理制定變壓器運行控制策略，做好變壓器切換控制的基礎上，還要充分考慮變壓器自身耗能的影響，采取無功補償措施、優化電力線路、更換變壓器硬件等方式，降低變壓器自身的運行能耗，從而達到經濟運行的目的。隨著現代科技的快速發展，變壓技術日新月異，變電站只有及時引進新的技術設備，才能不斷提高變壓器運行的經濟性。

4 結束語

主變壓器是變電站中的關鍵設備，其運行經濟性對整個電力系統的運行經濟效益有重要影響。通過對主變壓器的運行特點和經濟運行的制約因素進行分析，可以找到變壓器能耗的主要產生原因，從而為變壓器運行控制提供依據。在此基礎上，合理選擇變壓器型號和運行參數，采用并行運行方式和分時段控制方式，可以有效境地變壓器運行能耗，提高變電站運行經濟效益及社會效益。

[1]鄭俊新,席慶勇.合理選擇變電站主變壓器經濟運行方式的必要性[J].電子制作,2015,(05):274.

[2]印章芹.變電站變壓器經濟運行方式的探討[J].科技信息,2013,(22):116-117.