并列運(yùn)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式分析

吳泉

摘? 要：近幾年來我國電力事業(yè)發(fā)展迅猛，變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式的選擇也成為社會(huì)各界與相關(guān)企業(yè)的共同關(guān)注點(diǎn)。因此該文主要介紹了基于變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式條件下，變壓器功耗計(jì)算機(jī)損耗的主要特點(diǎn)，同時(shí)提出使用雙時(shí)段的控制手段，依據(jù)實(shí)際的運(yùn)行負(fù)荷變化規(guī)律，加強(qiáng)變壓器運(yùn)行穩(wěn)定性，減少損耗，節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：并列運(yùn)行;變壓器;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;運(yùn)行模式;節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM406? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，應(yīng)用范圍十分廣泛，尤其在發(fā)電、供電、電力供應(yīng)等過程中，會(huì)經(jīng)歷多次變壓器調(diào)節(jié)過程，同時(shí)在每一次的變壓過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的電能損耗情況。據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果可以看出，在電力系統(tǒng)中，變壓器的整體損耗電量會(huì)占據(jù)發(fā)電總量的8%。只有選擇更具經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行模式，才能有效降低電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的損耗。

1 并列運(yùn)行變壓器的基礎(chǔ)條件

1.1 短路電壓與配電變壓器基本一致

如果配電變壓器并列運(yùn)行過程中，接線組別與變化一致，但不同的部分為短路電壓，就會(huì)對各個(gè)配電變壓器之間的負(fù)荷分配效果產(chǎn)生較大影響。變壓器在實(shí)際并列運(yùn)行過程中，如果變壓器負(fù)荷分配與短路電壓呈現(xiàn)反比狀態(tài)，就會(huì)發(fā)生變壓器短路電壓持續(xù)降低的情況，同時(shí)持續(xù)增加配電變壓器的負(fù)荷分配，反之則會(huì)降低。由此可以看出，變壓器在并列運(yùn)行的過程中，為了確保變壓器負(fù)荷分配的均勻性與科學(xué)性，應(yīng)將變壓器之間的短路電壓差進(jìn)行嚴(yán)格控制，最好不超過± 10%。如果變壓器運(yùn)行過程中短路電壓不相同，應(yīng)盡可能選取短路電壓較小，同時(shí)具備較大容量的變壓器，才能避免在并列運(yùn)行條件下的變壓器不會(huì)發(fā)生由于過負(fù)荷導(dǎo)致的損壞問題，延長變壓器的使用期限。

1.2 配電變壓器接線組別一致

基于變壓器短路電壓與變比一致的基礎(chǔ)上，如果變壓器的接線組別不一致，就會(huì)使并列運(yùn)行過程中的變壓器生成很高的環(huán)流，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額定電流的范圍。如果發(fā)生這種現(xiàn)象，會(huì)使變壓器無法承受過大的電流，最終產(chǎn)生燒壞問題，對配網(wǎng)系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全性、可靠性產(chǎn)生不利影響。

2 并列運(yùn)行變壓器損耗計(jì)算與特性

變壓器在運(yùn)行過程中會(huì)傳輸電能，但變壓器自身會(huì)出現(xiàn)一定的功率損耗問題，具體來講可以將其劃分為空載損耗與負(fù)載損耗2種。對于空載損耗情況來說，如果電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，其并不會(huì)出現(xiàn)變化;對于負(fù)載損耗情況來說，由于受到變壓器負(fù)荷量變化的影響，會(huì)呈現(xiàn)出平方關(guān)系的變化現(xiàn)象。與此同時(shí)，從每一個(gè)變壓器的電氣特性方面來看，也會(huì)呈現(xiàn)出十分明顯的差異，其對應(yīng)的負(fù)荷-損耗特性曲線會(huì)發(fā)生很大區(qū)別。

2.1 變壓器有功功率損耗瞬態(tài)計(jì)算方法

如果需要對變壓器的有功功率損耗與損耗率進(jìn)行計(jì)算，可以使用瞬態(tài)計(jì)算公式。

Pi代表變壓器的用功功率，P0這里表示變壓器運(yùn)行過程中生成的空載損耗，Pd表示變壓器運(yùn)行過程中生成的短路損耗;cosφi表示的含義為瞬時(shí)負(fù)載功率因數(shù)值;βi表示瞬時(shí)負(fù)載系數(shù)值，同時(shí)該系數(shù)通常會(huì)被認(rèn)定為變壓器瞬時(shí)負(fù)荷電流與額定電流之間的比值。P1i代表的是變壓器中的一次測瞬態(tài)輸入功率;S代表的是變壓器的額定容量;I2代表的是2號(hào)變壓器的變壓器瞬時(shí)負(fù)荷電流，I2e代表的是2號(hào)變壓器的額定電流，P2i 代表2號(hào)變壓器的用功功率，S代表的是該變壓器的額定容量; Se代表的是該變壓器的額定容量。

2.2 變壓器損耗特性

通過上文對計(jì)算公式進(jìn)行分析，由于關(guān)注重點(diǎn)為其中一臺(tái)繞組變壓器運(yùn)行過程生成的功耗數(shù)值，同時(shí)還應(yīng)考慮變壓器運(yùn)行時(shí)間可能造成的由于無功損耗導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)有功損耗問題，因此基于真實(shí)環(huán)境基礎(chǔ)上，會(huì)使變壓器的整體有功損耗率出現(xiàn)明顯提高的現(xiàn)象。另外，使多臺(tái)變壓器設(shè)備完成并列運(yùn)行，依然需要對并列運(yùn)行變壓器自身的有功功率損耗情況進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。變壓器運(yùn)行過程的整體損耗功率可以被看作為變壓器的有功損耗、由于變壓器無功損耗導(dǎo)致的電網(wǎng)新增有功損耗的總和。圖1描述了2臺(tái)變壓器運(yùn)行過程中，變電站生成的整體損耗曲線變化圖。

從圖1中可以看出，ΔP∑1、ΔP∑2、ΔP∑12分別表示了2臺(tái)變壓器的獨(dú)立運(yùn)行過程，還有在2臺(tái)變壓器基于并列運(yùn)行這3種情況基礎(chǔ)上的負(fù)荷與變壓器損耗曲線變化情況，βJZ表示基于差異運(yùn)行環(huán)境條件下變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。通過對圖1曲線變化進(jìn)行分析可以看出，如果變壓器的負(fù)荷容量發(fā)生變化，基于不同運(yùn)行方式基礎(chǔ)上的變壓器綜合功率損耗將會(huì)含有較為典型的差異性。因此，這種情況可以賦予變壓器最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式的理論基礎(chǔ)。

3 并列運(yùn)行變壓器雙時(shí)段控制經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式

通過對圖1中的并列變壓器最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)折點(diǎn)進(jìn)行分析可以看出，在圖中的SA、SB、SC和變壓器負(fù)載功率的特性內(nèi)曲線，都可以采用變壓器參數(shù)對其進(jìn)行計(jì)算與分析。并列變壓器在實(shí)際運(yùn)行過程中，獨(dú)立的變電站運(yùn)行負(fù)荷與不同的負(fù)載性質(zhì)都會(huì)由于時(shí)間因素的影響發(fā)生變化。但其中也會(huì)依賴負(fù)荷的變化，從而發(fā)生相應(yīng)改變，途徑最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，會(huì)對變壓器進(jìn)行頻繁切換，同時(shí)選擇最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，因此會(huì)對并列電壓器的運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響。為了確保并列運(yùn)行電壓器運(yùn)行模式的經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性，可使用雙時(shí)段控制方法。

第一，將并列變壓器在一天內(nèi)的每個(gè)小時(shí)運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行記錄，之后依據(jù)不同的起伏程度，將其劃分為：tA-tB高峰運(yùn)行負(fù)荷區(qū)間、tB-tA地峰運(yùn)行負(fù)荷區(qū)間。第二，規(guī)定基于高峰負(fù)荷區(qū)間中合理負(fù)荷情況的基礎(chǔ)上，僅允許投入一次備用的變壓器，同時(shí)不可退出。第三，在明確低峰負(fù)荷區(qū)間中合理的負(fù)荷情況基礎(chǔ)上，僅允許退出一次備用變壓器，同時(shí)不可投入。

采用上文描述的控制方法，變壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的變化都會(huì)發(fā)生在變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)周邊，βJZ基本都約0.50，操作行為不會(huì)對變壓器與開關(guān)之間產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊影響，同時(shí)在每一次操作過程中也不會(huì)嚴(yán)重影響到變壓器與開關(guān)機(jī)械強(qiáng)度與絕緣性能。

4 結(jié)語

該文主要對并列運(yùn)行狀態(tài)下的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式進(jìn)行研究與分析，通過使用瞬態(tài)計(jì)算方式，同時(shí)對多臺(tái)變壓器的綜合負(fù)荷消耗特性進(jìn)行分析，可以看出，使用并列經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式的變壓器，可以有效減少電能損耗，使變壓器的運(yùn)行過程更加節(jié)能、高效、環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

[1]葉充.配電變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)接地芻議[J].建筑電氣，2018，37（3）：16-22.