農(nóng)用配變的節(jié)能運行及損壞原因

彭 偉

（永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程系，湖南 永州 425000）

當(dāng)今農(nóng)用變壓器廣泛應(yīng)用10kV經(jīng)配變降為380/220V自用戶供電。因此，配變是農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中的主要電氣設(shè)備。配變在傳遞電能與變換電壓過程中，其自身要產(chǎn)生有功功率和無功功率的消耗，尤其在變化較大的情況下，配變不能在最佳狀況下運行，并無法發(fā)揮變壓器的效能，從而造成電能損耗的增加。為此，在農(nóng)村供電中，如何使配電處于最佳節(jié)能狀況下運行，降低損耗節(jié)約電能，這是農(nóng)用供電中應(yīng)探求的主要課題，以求得在輸出相同的電量條件下，最大限度地降低變壓器的損耗，使用戶發(fā)揮更好的經(jīng)濟效益。

1 配變主要參數(shù)的分析

（1）空載電流I0。I0的作用是產(chǎn)生變壓器的工作磁通。I0大小主要取決于變壓器鐵芯的磁通密度Bm0I0=f(Bm)。

（2）空載損耗P0。P0包括兩部分：鐵損耗和空載銅損耗。變壓器在正常運行時，銅損耗包括一、二次繞組兩部分的銅損耗。而空載運行時，I0≤I1,一次繞組的銅損耗很??；I2=O，二次繞組的電壓和頻率沒有銅損耗。所以空載損耗遠(yuǎn)小于正常運行的銅損耗?？蛰d運行與正常運行時，一次繞組的電壓和頻率不變，都等于額定值，因而鐵損耗也不變，且遠(yuǎn)大于空載銅損耗?？蛰d銅損耗可以忽略，可以近似認(rèn)為空載功率P0等于鐵損耗P≥Pfe,即Pfe=P0P.與鐵芯中磁通密度B0的平方成正比。

（3）短路電壓Uk。在進(jìn)行變壓器短路試驗時，使原繞組電流等于額定電流值時的電壓稱為短路電壓，用Uk表示，短路電壓一般表示為額定電壓的百分之幾。即Uk=U1NG%，一般配變器，短路電壓是很小的，只有額定電壓的5%～10%.

（4）短路損耗Pk。Pk又叫變壓器的銅耗。它是變壓器的繞組在額定負(fù)載電流下所產(chǎn)生的功率損耗。P0與Pk是反映變壓器的有功功率損耗。I0與Uk則反映變壓器的無功功率損耗。

2 配變的節(jié)能運行

變壓器的有功功率損耗是由固定損耗（鐵損）與可變損耗（銅耗）組成的。變壓器所帶的實際負(fù)載與其額定負(fù)載之比稱為負(fù)載系數(shù)，用β表示。

變壓器的工作效率

β=0.5這是變壓器理論的最佳負(fù)載系數(shù)，但從實際使用角度及設(shè)備投資方面考慮，β=0.5并不是最佳的經(jīng)濟效益數(shù)值。從經(jīng)濟上考慮可取 0.5<β<0.75范圍之內(nèi)為最佳。如果β>0.75，則變壓器的損耗將大大增加。總之，我們應(yīng)以理論為基礎(chǔ)，以實際為出發(fā)點，以設(shè)備完全為依據(jù)，認(rèn)真的、科學(xué)的，有計劃的調(diào)整用電負(fù)載，提高負(fù)荷率，使變壓器在最佳負(fù)載系數(shù)的狀況下運行，以達(dá)到變壓器的節(jié)能目的。

3 配變損壞的原因

在農(nóng)村供電中，隨著人們生活水平的提高，日用電量和機械設(shè)備不斷的增加，運行著變壓器不是“大馬拉小車”，就是長期超載運行，變壓器往往不能在合理的節(jié)能狀況下運行，這不僅造成電能損耗的增加，而且還會產(chǎn)生損壞變壓器的事故。其主要原因有如下幾點：

（1）配變超載運行。任何一種電器設(shè)備都有其額定的負(fù)載值，假如變壓器長期處于超載情況下運行，使通過繞組的電流大大超過額定值，從而產(chǎn)生大量熱量使繞組溫度增加，變壓器油溫升高，使油質(zhì)變壞，絕緣程度降低。同時，繞組與鐵芯片間絕緣容易老化。長此下去，絕緣被擊穿而損壞變壓器。

近年來隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，人民生活水平提高，各種家用電器大量進(jìn)入農(nóng)村的千家萬戶，使用電負(fù)載猛增，這是造成變配超載的主要原因。再加上管理水平不高，沒及時測量變壓器的超載的負(fù)載圈，并未采取措施解決超載，任其使用，不僅使電能損耗增加，而且會縮短壽命甚至損壞變壓器。

（2）配變的三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡。變壓器在正常運行下，其三相負(fù)載的不平衡率，一般不超過25%。假如運行中變壓器其不平衡率超過25%，不僅造成損耗增加，而且超載的某相的繞組發(fā)熱嚴(yán)重，由于三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡，從而在中性線中有較大零序電流通過，零序磁通會在油箱及鋼結(jié)構(gòu)件中通過，引起較大的電流損耗。同時使變壓器運行溫度升高，油質(zhì)變壞，絕緣老化，嚴(yán)重時就損壞變壓器。這也是管理使用不善造成的。在用電中不按負(fù)載性質(zhì)、用電特點等把負(fù)載平均地分別接在變壓器三相上，結(jié)果使有的相負(fù)載過重，有的相負(fù)載過輕，產(chǎn)生三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡，使用管理中又沒有及時測量三相負(fù)載并調(diào)整負(fù)載。在三相負(fù)載長期嚴(yán)重不平衡情況下而損壞變壓器。

（3）配變低壓線路短路。在農(nóng)村供電中，由于建筑物不規(guī)范，低壓線路走線也不規(guī)范，高低不一致，甚至有的從樹叢、竹林中通過，由于樹、竹長高頂在線路導(dǎo)線間，不僅會漏電增加電能損耗，還會在大風(fēng)大雨影響下產(chǎn)生線間短路、低壓側(cè)短路，在線路中將產(chǎn)生巨大短電流，其值可達(dá)額定電流的20～30倍。在超大短路電流作用下，線圈中將產(chǎn)生巨大電磁力，其值可高達(dá)額定電磁力的1000倍。使線圈的機械強度受到破壞。另外，巨大的短路電流還會在線圈中產(chǎn)生高溫，使絕緣擊穿而損壞變壓器。

（4）配變的雷擊。由于村莊建筑不規(guī)范，雜亂無章，農(nóng)用供電線路分布較廣，線路長，變壓器多。因此，配變遭受雷擊的機會較多。農(nóng)村10kV線路上變壓器采用Y/Yo-12接法，高壓側(cè)安裝避雷器保護(hù)，通常采用的是避雷器接地線、中性點、變壓器外殼三點同時接地方法。但由于接地不良，或者接地斷落，接地電阻值不符合標(biāo)準(zhǔn)，避雷器安裝方法欠佳，避雷器質(zhì)量不好等，使避雷器失去“避雷”效果。因而在雷云放電時產(chǎn)生的過電壓直接加在變壓器上，使絕緣擊穿而損壞變壓器。