平朔礦區變壓器節能降耗研究與應用

尹士明

摘 要：平朔礦區變壓器損耗要占到總用電量的3%左右，落后于國內同等級電網的變壓器損耗，有很大的提升空間。對此，我們依據變壓器節能降耗理論，采取了優選變壓器的容量、優選變壓器的運行方式、優化變壓器的負載分配、加速老舊變壓器的更新換代等節能降耗措施降低了變壓器的總損耗，使礦區變壓器損耗降低到總用電量的2%左右，取得了可觀的經濟效益。

關鍵詞：變壓器；節能降耗；應用

中圖分類號：TE43 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0171-02

Abstract： The transformer loss in Pingshuo Mining Area accounts for about 3% of the total electricity consumption， which lags behind the transformer loss of the same grade power grid in China， and has a lot of room for improvement. In this regard， according to the theory of energy saving and consumption reduction of transformers， the energy saving and consumption reduction measures such as optimizing the capacity of transformer， the operation mode of transformer， and the load distribution of transformer， as well as accelerating the replacement of old transformer， are adopted to reduce the total loss of transformer. As a result， the loss of transformer in mining area is reduced to about 2% of the total power consumption， and considerable economic benefits are obtained.

Keywords： transformer； energy saving and consumption reduction； application

1 概述

平朔礦區電力系統高峰期負荷約15萬千瓦，年耗電量約10億千瓦時。礦區主電源為110kV高壓電源，一般從電源端到用電端要經過2～4次變壓，變壓器本身要產生可觀的損耗。據統計，礦區變壓器損耗要占到總用電量的3%左右，落后于國內同等級電網的變壓器損耗。如果能運用變壓器節能降耗理論來降低變壓器損耗，將會產生可觀的經濟效益。

2 變壓器節能降耗的理論依據

2.1 不同容量變壓器經濟運行的臨界負載

如果有兩臺不同容量的變壓器，其小容量變壓器與大容量變壓器的有功功率負載損耗？駐PS（kW）、？駐PL（kW）的計算公式分別為：

式中P0S、P0L分別表示小、大容量變壓器的空載損耗（kW），PkS、PkL分別表示小、大容量變壓器的負載損耗（kW），SNS、SNL分別表示小、大容量變壓器的額定容量（kVA），S表示變壓器的視在負荷（kVA）。

令？駐PS=？駐PL，可得出小、大容量變壓器的經濟運行臨界負載為：

實際負載SSLP時，應大容量變壓器運行。

2.2 不同臺數變壓器并列運行的臨界負載

同理也可導出兩臺容量相同、技術參數不同的變壓器在并列運行時，一臺運行與兩臺并列運行間的經濟運行臨界負載。設單臺變壓器為A運行，兩臺變壓器為A、B并列運行，其臨界負載為：

實際負載SSLP時，應A、B變壓器并列運行。

當變壓器容量相同、技術參數也相同時，N臺與N+1臺的經濟運行臨界負載為：

2.3 變壓器的有功經濟負載系數

變壓器的有功經濟負載系數為：

由上式可知，當變壓器負載產生的銅耗等于鐵耗時，效率最高。

2.4 變壓器“大馬拉小車”的科學判定式

GB/T 13462-1992《工礦企業電力變壓器經濟運行導則》給出了變壓器“大馬拉小車”的科學判定式，即變壓器“大馬拉小車”的臨界負載系數為：

3 變壓器節能降耗的現實措施與節能效果

3.1 優選變壓器的容量

安太堡露天礦原煤提運系統計劃設置兩臺變壓器，運行方式為一用一備，經常負載為7500kVA。備選方案有兩種：兩臺12500kVA變壓器（P0S=10.55kW，PkS=56.22kW）、兩臺20000kVA變壓器（P0L=15.14kW，PkL=82.57kW）。根據式（3），可得出小、大容量變壓器的經濟運行臨界負載為SLP=5470kVA，因此綜合考慮經濟運行及系統擴容可能，宜選用大容量變壓器運行。更換后，變壓器的空載損耗比原變壓器多4.59kW，但負載損耗比原變壓器少8.63kW，總損耗比原變壓器少4.04kW，全年綜合電能節約3.49萬度。

安家嶺露天礦辦公樓計劃設置兩臺變壓器，經常負載分別為258kVA、292kVA，兩臺變壓器分列運行。備選方案有兩種：兩臺315kVA變壓器（P0S=0.97kW，PkS=5.42kW）、兩臺630kVA變壓器（P0L=1.61kW，PkL=8.96kW）。根據式（3），可得出小、大容量變壓器的經濟運行臨界負載為SLP=142kVA，因此宜選用大容量變壓器運行。更換后，兩臺變壓器的空載損耗均比原變壓器多0.64kW，但負載損耗分別比原變壓器少2.14kW、2.74kW，總損耗比原變壓器少3.6kW，全年綜合電能節約3.11萬度。

3.2 優選變壓器的運行方式

安太堡110kV變電站有三臺40000kVA變壓器（P0S=29.1kW，PkS=143.5kW），經常負載為64000kVA。原有運行方式為兩用一備，兩臺在用變壓器負載分別為31000kVA、33000kVA。根據式（5），可得出兩臺與三臺變壓器的經濟運行臨界負載為SLP=44122kVA，因此宜將三臺變壓器均投入運行，一臺分列運行，兩臺并列運行，負載分別為22000kVA、21000kVA、21000kVA。優選運行方式后，該站變壓器的總損耗由183.86kW降低到122.51kW，全年綜合電能節約53.74萬度。

3.3 優化變壓器的負載分配

安家嶺露天礦現有四種變壓器供坑下設備用電，容量分別為5000kVA、

6300kVA、8000kVA、10000kVA。各種變壓器的參數、經濟負載系數與臨界負載系數如表1、表2所示。負載進行優化分配前，各變壓器所帶負載不均勻，存在“大馬拉小車、小馬拉大車”等現象，應當參照各種變壓器的經濟負載系數與臨界負載系數，并結合現場實際情況優化負載分配。

根據表1、表2數據，優化變壓器的負載分配后，該露天礦總功率損耗由278.1kW減少為247.1kW，降低31kW，全年綜合電能節約26.79萬度。

3.4 加速老舊變壓器的更新換代

安家嶺材料部原有一臺S7型800kVA變壓器（P0S=2.65kW，PkS=11.98kW），經常負載為535kVA。現更換為一臺SBH15型800kVA變壓器（P0L=0.34kW，PkL=8.93kW）。更換后，變壓器的空載損耗比原變壓器少2.31kW，負載損耗比原變壓器少1.37kW，總損耗比原變壓器少3.68kW，全年綜合電能節約3.18萬度。

4 結束語

平朔礦區變壓器能耗大幅降低，整個系統的經濟性有了較大提升，為企業節約了大量電能，對企業和社會都有重要意義。

參考文獻：

[1]路文梅，李鐵玲.電機學（第一版）[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]中國電力企業聯合會科技服務中心.變壓器能效與節電技術[M].北京：機械工業出版社，2007.