變電所變壓器經(jīng)濟運行解析論文
[論文關(guān)鍵詞]變壓器運行方式節(jié)能
[論文摘要]電力變壓器作為電力系統(tǒng)電壓變換的主要設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于輸電和配電領(lǐng)域，變壓器容量的選擇直接影響到電網(wǎng)的運行和投資。通過合理的選擇運行方式，加強變壓器的運行管理，達到節(jié)能目的。變壓器經(jīng)濟運行是在確保變壓器安全運行及滿足供電量和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備；通過擇優(yōu)選取變壓器最佳運行方式、負載調(diào)整的優(yōu)化；變壓器運行位置最佳組合以及改善變壓器運行條件等技術(shù)措施，從而最大限度地降低變壓器的電能損失和提高其電源側(cè)的功率因數(shù)，所以變壓器經(jīng)濟運行的實質(zhì)就是變壓器節(jié)電運行。
變壓器在整個電力系統(tǒng)中是一種應(yīng)用廣泛的電氣設(shè)備，一般說來，從發(fā)電、供電一直到用電，需要經(jīng)過3～5次的變壓過程，其自身要產(chǎn)生有功功率損失和無功功率消耗。由于變壓器臺數(shù)多，總?cè)萘看螅栽趶V義電力系統(tǒng)(包括發(fā)、供、用電)運行中，變壓器總的電能損失占發(fā)電量的10％左右。參見《變壓器經(jīng)濟運行》(胡景生等著)這對全國來說，意味著全年變壓器總的電能損失為1100億kW·h以上，相當于3個中等用電量省份的用電量之和。變壓器經(jīng)濟運行是在損失電能的1100億kW·h以上電能中去挖掘節(jié)電潛力；電網(wǎng)經(jīng)濟運行則是在損失的3178～3746億kW·h電能中挖掘節(jié)電潛力。
一、容量相同、短路電壓相同的變壓器并列經(jīng)濟運行方式
容量相同、短路電壓相同，也就是說，在多臺變壓器并列運行時，認為負載分配是均勻的、相等的。短路電壓相接近的條件是變壓器間的短路電壓差值ΔUK%應(yīng)滿足下式要求：
ΔUK%=（ΔUDK%-ΔUXK%）/ΔUPK%*100%＜5%（11）
ΔUK%---變壓器最大短路電壓
ΔUXK%---變壓器最小短路電壓
ΔUP%---并列運行方式中全部變壓器短路電壓的算術(shù)平均值
沈鼓集團中央變電所設(shè)置3臺主變，容量為5000KVA，其中2#和3#主變并列運行供6300KW電機試車。如果試車產(chǎn)品為3200KW及以下電機拖動試車2#和3#主變?nèi)我庖慌_即可滿足生產(chǎn)要求。2#主變ΔUK2%=5.64%，3#主變ΔUK3%=5.52%。根據(jù)（11）式可得：
ΔUK%=（5.64-5.52）/5.56*100%=2.15%＜5%
因此，2#和3#主變滿足并列運行的短路電壓差值的要求。
沈鼓集團新廠區(qū)中央變電所設(shè)置3臺主變，容量為20000KVA，其中2#和3#主變并列運行供30000KW電機試車。2#主變ΔUK2%=8.76%，3#主變ΔUK3%=8.67%。根據(jù)（11）式可得：
ΔUK%=（8.76-8.67）/8.70*100%=0.6%＜5%
因此，2#和3#主變滿足并列運行的短路電壓差值的要求。
（一）相同臺數(shù)并列的運行方式
1.兩臺變壓器并列運行
兩臺變壓器A、B并列運行時，組合技術(shù)參數(shù)的空載損失和短路損失為兩臺之和：
ΔP0=PA0+PB0（12）
ΔPK=PAK+PBK（13）
如有AB及CD兩種兩臺變壓器并列運行，其功率損失計算公式為：
ΔPAB=PAB0+2PABK（14）
ΔPCD=PCD0+2PCDK（15）
根據(jù)（14）、（15）式可解得臨界負載系數(shù)SL:
LP=[（PABOPCDO）/（PCDKPABK）]1/2（16）
LQ=[（QABOQCDO）/（QCDKQABK）]1/2（17）
LZ=[（PABZOPCDZO）/（PCDZKPABZK）]1/2（18）
SL=2Se[（PABOPCDO）/（PCDKPABK）]1/2（19）
如果SL的計算結(jié)果為虛數(shù)時，選擇空載損耗較小的運行方式；如果SL為實數(shù)時，當負載小于臨界負載時，選擇空載損耗較小的運行方式，反之選擇空載損耗較大的運行方式。
2.多臺變壓器并列運行
如有N臺變壓器并列運行時，組合技術(shù)參數(shù)的空載損失和短路損失為各臺之和：
ΔPNO=Pi0（110）
ΔPNK=PiK（111）
如有甲、乙兩種N臺變壓器并列運行，其功率損失計算公式為：
ΔPN甲=Pi0甲+2PiK甲（112）
ΔPN乙=Pi0乙+2PiK乙（113）
根據(jù)（312）、（313）式可解得臨界負載系數(shù)L：
LP=[（Pi0甲Pi0乙）/（PiK乙PiK甲）]1/2（114）
LP=[（Qi0甲Qi0乙）/（QiK乙QiK甲）]1/2（115）
LP=[（PiZ0甲PiZ0乙）/（PiZK乙PiZK甲）]1/2（116）
SL=NSe[（Pi0甲Pi0乙）/（PiK乙PiK甲）]1/2（117）
如果SL的計算結(jié)果為虛數(shù)時，選擇空載損耗較小的運行方式；如果SL為實數(shù)時，當負載小于臨界負載時，選擇空載損耗較小的運行方式，反之選擇空載損耗較大的運行方式。
二、變壓器經(jīng)濟運行方式的經(jīng)濟負載系數(shù)
由于變壓器各種運行方式的有功損失和無功損失隨著負載發(fā)生非線性變化的特性，因此就存在著在某一負載系數(shù)條件下運行，其有功損失和無功損失最低的情況，稱此負載系數(shù)為運行方式的經(jīng)濟負載系數(shù)。
（一）單臺變壓器運行的經(jīng)濟負載系數(shù)
1.有功經(jīng)濟負載系數(shù)Jp=（Po/Pk）1/2（1-18）
2.無功經(jīng)濟負載系數(shù)jQ=（Io%/Uk%）1/2（1-19）
根據(jù)經(jīng)驗可知，隨著變壓器的容量增大，有功損失系數(shù)稍微下降，而無功損失系數(shù)則明顯下降，特別是當變壓器容量增大到10000KVA以上時，jP、jQ下降更加明顯。隨著變壓器耗能參數(shù)的改善，經(jīng)濟負載系數(shù)jP有較大的下降，而jQ下降更加明顯。所以，由于變壓器的材質(zhì)不同，容量不同，再加上制造水平不同，其經(jīng)濟負載系數(shù)jP、jQ存在著很大差異。
三、增設(shè)小容量變壓器的經(jīng)濟運行
我公司生產(chǎn)主變?yōu)?000KVA，進戶電源為10KV。白天最大功率4200KW，22點至次日凌晨6點平均功率為1300Kw。如果增設(shè)1600小變壓器在22點至次日凌晨6點供電，其月基本電費為24000元，而節(jié)約的電費約為2280元。因此，增設(shè)小容量變壓器沒有節(jié)約電費，反而增加電費。
參考文獻：
[1]變壓器經(jīng)濟運行，天津科學技術(shù)出版社，2000.
[2]胡景生等著，《變壓器經(jīng)濟運行》，2000.
[3]胡景生等編著，《電網(wǎng)經(jīng)濟運行與能源標準化》，2005.
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