變壓器經濟運行方式分析以及應用

丁煜

摘要：提高變壓器的經濟運行水平是改善輸配電效率、提升供電質量的有效舉措之一，也是實現電力資源可持續發展的關鍵所在，必須得到充分的重視。本文對變壓器的經濟運行方式及其應用問題進行了一些有意義的探討，希望能對相關工作有所借鑒。

關鍵詞：變壓器，經濟運行，損耗

1 影響變壓器經濟運行的因素分析

11 變電技術方法落后

現階段，還有不少變電運行管理人員還在依靠人為經驗來確定變壓器的運行方式，不能真正根據電網的復雜特性以及實際變電運行特點選擇最科學的變壓器運行方式。此外，一些變電運行部門雖然制定了變壓器經濟運行方案，但主要還是以負載的變化情況為依據，在執行過程中往往需要與調度工作人員進行協調才能確定負載的變化情況，變電運行的智能調節水平較低，在可靠性方面還存在不足。

12 保電任務較重

現實中，對于一些電力供應高峰期，如夏季或晚間時段，因為必須確保電能的可靠供應，所以無法做到完全的經濟運行。

13 變壓器的切換耗能增加

在實際工作中，經常會遇到多臺變壓器共同運行的情況。在這種情況下，一般要求根據負載的變化情況來科學切換變壓器。但對于一些負載變化頻率較大的情況，如晝夜負載變化情況，如果要按照要求就必須每日都進行切換，而這顯然不利于變壓器的經濟、高效運行，甚至還可能因為切換過于頻繁而造成變壓器的故障率升高，長此以往也自然會影響到其運行的經濟性。

2 不同運行方式下的變壓器損耗分析和經濟運行方式探討

21 兩臺相同變壓器的經濟運行方式探討

在兩臺相同變壓器的運行方式中，可以是其中任意一臺變壓器單獨運行，也可以是兩臺變壓器并列運行。對于前者，另一臺變壓器處于備用狀態，此時的有功功率損耗可以依據變壓器與負載的損耗關系得到，具體見下式：

P1=P0+（S/Se）2Pk（1）

式中，P1表示單臺變壓器帶所有負載運行時的有功功率損耗；P0表示變壓器的空載損耗；Pk表示變壓器的額定負載損耗；Se表示變壓器的額定容量；S表示變壓器的實際負載。P1的負載特性見圖1所示。

而當兩臺變壓器處于并列運行狀態時，此時的有功功率損耗可以用下式表示：

P2=2P0+（S/Se）2Pk×0.25（2）

式中，P2表示兩臺相同變壓器處于并列運行狀態時的有功功率損耗。

如果讓式（1）中的P1和式（2）中的P2相等，那么就可以求解出兩臺變壓器并列運行和單臺變壓器帶全部負載運行時的臨界負載值，具體見下式：

（3）

式中，S′表示P1與P2相等時的臨界負載值。

顯而易見，當實際所帶負載S<臨界負載S′時，此時僅需要一臺變壓器帶所有負載運行比較經濟；而當實際所帶負載S>臨界負載S′時，采用兩臺變壓器并列運行的方案比較經濟。

22 兩臺不同容量變壓器的經濟運行方式探討

與上述分析類似，對于兩臺不同容量的變壓器，可以選擇一臺變壓器帶所有負載運行，也可以是兩臺變壓器并列運行。但與2.1節討論不同的是，因為額定容量不同，所以其運行方式應分為以下三種：

（1）較小容量變壓器單獨運行時，其有功功率損耗為：

PA=PA0+（S/SAe）2PAk（4）

式中，PA表示較小容量變壓器單獨帶所有負載運行時的有功功率損耗；PA0表示較小容量變壓器的空載損耗；PAk表示較小容量變壓器的額定負載損耗；SAe表示較小容量變壓器的額定容量；S表示實際負載。

（2）較大容量變壓器單獨運行時，其有功功率損耗為：

PB=PB0+（S/SBe）2PBk（5）

式中，PB表示較大容量變壓器單獨帶所有負載運行時的有功功率損耗；PB0表示較大容量變壓器的空載損耗；PBk表示較大容量變壓器的額定負載損耗；SBe表示較大容量變壓器的額定容量，顯然SBe>SAe。

（3）兩臺變壓器并列運行時，其有功功率損耗為：

PAB=PAB0+（S/SABe）2PABk（6）

式中，PAB表示兩臺不同容量的變壓器并列運行時的有功功率損耗；PAB0=PA0+PB0；PABk=PAk +PBk ；SABe=SAe+SBe。

如果讓式（4）中的PA和式（5）中的PB相等，那么就可以求解出較小容量的變壓器單獨運行轉較大容量的變壓器單獨運行時的負載臨界值，具體見下式：

（7）

式中，SAB表示PA與PB相等時的臨界負載值。

如果讓式（4）中的PA和式（6）中的PAB相等，那么就可以求解出較小容量的變壓器單獨運行轉兩臺變壓器并列運行時的負載臨界值，具體見下式：

SA-AB=PBO/（PAK[]S2Ae-PABk[]S2ABe）（8）

式中，SAAB表示PA與PAB相等時的臨界負載值。

如果讓式（5）中的PB和式（6）中的PAB相等，那么就可以求解出較大容量的變壓器單獨運行轉兩臺變壓器并列運行時的負載臨界值，具體見下式：

SB-AB=PAO/（PBk[]S2Be-PABk[]S2ABe）（9）

式中，SBAB表示PB與PAB相等時的臨界負載值。

顯而易見，當實際所帶負載S<臨界負載SAB時，此時僅需要較小容量變壓器帶所有負載運行比較經濟；當實際所帶負載S>臨界負載SAB且<臨界負載SBAB時，此時僅需要較大容量變壓器帶所有負載運行比較經濟；當實際所帶負載S>臨界負載SBAB時，采用兩臺變壓器并列運行的方案比較經濟。

3 提升變壓器經濟運行水平的一些其他舉措

首先，針對單臺運行的變壓器，可以適當增設一個較小容量的變壓器以滿足低負載時的經濟運行需求；其次，針對一些周期性變化的負載情況，可以考慮配置兩臺不同容量的變壓器進行分期運行；最后，在變電運行中，還應該盡量減少三相不平衡以降低功率損耗。

4 結語

總之，提高變壓器的經濟運行水平是改善輸配電效率、提升供電質量的有效舉措之一，也是實現電力資源可持續發展的關鍵所在，必須得到充分的重視。

參考文獻：

[1]姜曉華，唐昊，王延洪.電力變壓器經濟運行[J].工程技術（全文版），2016，（9）：32.

[2]董志恒，胡國元.電力變壓器經濟運行[J].電氣制造，2012，（11）：3237.