基于變壓器經濟運行的10kV配電網節能降損研究

黃濤

摘 要：10kV配電網是國家電網的重要組成部分，約占據60%左右的公共配電網絡，在電網結構上屬于末端，與用戶聯系最為直接。一般情況下，10kV配電網的供電距離及電網負荷功率比較小，加上地區差異的影響之下配電網的用戶性質、容量、供電可靠性及質量都存在著一定的差別，這種不平衡的狀態導致配電網存在線損大、結構薄弱等等問題，為了有效地節約電力能源，必須要重視配電網的節能降損，本文主要從變壓器經濟運行的角度就如何實現10kV配電網的節能降損進行討論分析。

關鍵詞：10kV配電網；配電變壓器；節能降損

我國電力系統研究的重點主要在高壓配電網絡，對于10kV配電網絡研究的比較滯后，這導致我國的10kV配電網普遍存在著和供電線路配置不合理、線路損耗較大等問題。變壓器是電網的重要組成部分，對于電能損耗水平的影響比較多，致電能損耗較高，變壓力運行不夠經濟高效，因此，本文主要就變壓器角度就如何降低電網線損進行簡單的討論分析。

1 當前我國配電變壓器的使用情況分析

目前，按照我國的標準，配電變壓器主要指的是電壓在35kV、10kV或者10kV以下，容量小于6300kVA的，能夠直接為終端用戶供電的電力變壓器，在輸變電電網中，配電變壓器的能耗較高。一般情況下，變壓器能耗主要是由變壓器空載導致漏磁損耗、負載電流在線圈上的線損等產生。從而本質上來說，采用新型低能耗配電變壓器是降低變壓器損耗的最根本方法，但是就目前來說，我國10kV配電網中使用的配電變壓器的設計水平普遍比較低。電力企業在實際的工作過程中為了短期的利益，沒有及時的更換配電變壓器，大多數情況下，只要變壓器還能夠使用就不會主動地更換，這種情況下，許多配電變壓器的能耗都比較高，積少成多，造成電力能源不必要的損耗。許多部門在新建變電站時，都是從技術經濟層面進行考慮，更愿意選擇一次性投資較好的變壓器設備，從而忽略了變壓器能耗及運行養護問題。另外，大多數單位在選擇變壓器時更愿意使用小容量變壓器，事實上，小容量變壓器高負載運行反而會導致電能損耗較高，影響變壓器的運行效率。

2 影響變壓器的經濟運行的主要因素

變壓器的運行電壓、運行溫度、三相負荷是否處于平衡狀態及負載功率因數都會影響到其運行的經濟性。變壓器運行電壓損耗主要是有功功率損耗，具體的損耗量與電壓平方呈正比例關系，由此可見，如何控制變壓器運行電壓對于有功損耗影響較大。從無功損耗的角度而言，通常情況下，避免變壓器過電壓運行時降低變壓器鐵損、從而降低無功損耗的有效手段。從負荷功率因素方面來說，電網的功率因數下降時，供電設備的供電能力也會隨之降低，同時可能會導致電網的電壓出現比較頻繁的波動，使得電能損耗增加。從變壓器三相負荷平衡方面來說，變壓器三相負荷完全平衡時，電能損耗最小，不平衡時，損耗量是三相負荷損耗的總和，因此，變壓器運行時，保證三相負荷的平衡對于降低變壓器損耗有著重要的意義。此外，相關的研究實驗表明，變壓器的運行溫度會影響到它的能耗，變壓器每降低一單位的溫度，變壓器負荷損耗比可以降低0.32%。

3 變壓器的經濟運行方式

為了盡可能降低變壓器的損耗，實現配電網節能降損的目標，變電站建設過程中變壓器普遍采用并聯運行的方式，這種運行方式不僅能夠提高運行的經濟性，還能提高供電可靠性。并聯運行，能夠實現變壓器內負荷的動態分配，避免單臺變壓器超負荷運行，從而導致變壓器損耗增加。變壓器并聯運行時要注意并聯的變壓器的容量問題，如果并聯的變壓器的容量相同，綜合功率損耗情況可以采用以下公式進行計算：P=P0+（N/2SN）2PN計算。其中，p0表示變壓器的空載綜合損耗，N指的是變壓器的負荷，SN指的是變壓器額定容量，PN指的是變壓器額定負載綜合損耗。實際的計算過程中，根據有關的公式能夠將采用并聯變壓器及單臺變壓器的臨界負荷值計算出來，一旦實際運行負荷超過臨界負荷值，應采用變壓器并聯的運行方式，反之，則可以選擇電臺變壓器運行的方式。當并聯的變壓器的容量各不相同時，變壓器的運行方式及負荷在不同容量變壓器中的分配方法需要著重考慮，本文主要以兩臺變壓器為例，就這種運行方式進行簡單的討論分析。具體的工作過程中，需要首先將兩臺變壓器單獨運行時的臨界負荷計算出來，然后分別計算一臺單獨運轉、兩臺并聯運行的臨界負荷，將這3種臨界負荷情況繪制在同一張圖紙上，能夠明顯的得出兩臺變壓器單臺分別運行及并聯運行的曲線，由此可以得出變壓器的綜合功率損耗曲線，這一組曲線共有3個交點，觀察交點的分布情況，可以分析出不同負載水平之下，變壓器的具體 運行策略，多臺不同容量的變壓器并聯運行時，同樣參考該計算方法，能夠得出一系列的運行曲線，從曲線的交點情況能夠分析出不同負載水平下變壓器的運行策略。

4 結語

變壓器的經濟運行對于降低電網的損耗有著重要的意義，本文僅從技術層面上就變壓器的經濟運行進行了簡單的討論分析，實際上，變電站的管理方法也會影響到變壓器運行的經濟性。一般情況下，為了盡量降低變電站電能損耗，建設初期應盡可能選擇能耗較低的變壓器，實際的運行過程中要能夠結合具體的負載水平合理的選擇變壓器的容量，適當調整變壓器的運行溫度，合理提升變壓器功率因數，只有從多個方面綜合考慮，才能夠真正的降低變壓器的損耗，配電網實現節能降損的目標。

參考文獻

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（作者單位：巴斯夫維生素有限公司）