變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的節(jié)能研究

河北旭陽(yáng)焦化有限公司 陳占良 耿勝軍 靖賀龍

1.引言

現(xiàn)在公司變壓器的數(shù)量近40臺(tái)，變壓器的電力損耗占總損耗的60%左右，因此降低變壓器的能耗已成為節(jié)能的重要工作。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指充分利用現(xiàn)有設(shè)備條件，通過(guò)擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和優(yōu)化負(fù)載調(diào)整，在保證安全供電條件下最大限度的降低變壓器電能損耗。在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下運(yùn)行、提高其電源側(cè)功率因數(shù)，改變運(yùn)行方式，其實(shí)質(zhì)就是技術(shù)經(jīng)濟(jì)允許條件下的變壓器節(jié)能運(yùn)行。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是在損耗的電能中挖去節(jié)電潛力，對(duì)于節(jié)約能源、降低成本具有舉足輕重的作用。因此，必須根據(jù)變壓器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過(guò)合理地選擇運(yùn)行方式，加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行管理，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，再不投資的情況下，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

2.變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷分析

我公司大多數(shù)變電所都安裝了2臺(tái)可并聯(lián)的變壓器，應(yīng)確定變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷和臨界經(jīng)濟(jì)負(fù)荷，以便合理選擇經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，然后分析經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與操作及可靠性的關(guān)系。

2.1 一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷計(jì)算

變壓器既有有功損耗，又有無(wú)功損耗，在考慮變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，將變壓器的有功加上變壓器的無(wú)功損耗在系統(tǒng)中引起的有功損耗，統(tǒng)稱變壓器有功損耗換算值。

一臺(tái)變壓器在負(fù)荷S時(shí)的有功損耗換算值為△P：

△P=△PB+Kq△QB=△P0+Kq△Q0+(△Pd+K q△Qe）(S/Se)2

要使變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷Sji下，必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值△P/S為最小值的條件。即令d(△P/S)/dS=0，可得變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為：

Sji=Se√△P0+Kq△Q0/△Pd+Kq△Qe

變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與變壓器容量之比，成為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)：

圖1

KjiB=√△P0+Kq△Q0/△Pd+Kq△Qe

列如：一臺(tái)S9-1000的變壓器參數(shù)：

△P0=1.7kW；△Pd=10.3kW；

I0%=0.7%；Ud%=6%，

先計(jì)算出；

△Q0≈SeX I0%/100=1000X0.007=7Kvar

△Qe≈SeX Ud%/100=1000X0.045=45Kvar

有以上可得變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)為：

KjiB=√1.7+0.1X7/10.3+0.1X45=40.2%

2.2 兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)荷計(jì)算

2臺(tái)可并聯(lián)運(yùn)行的變壓器A和B，變電所的總負(fù)荷為S，當(dāng)1臺(tái)（如A）和2臺(tái)（如A和B）變壓器運(yùn)行的有效功率損耗相等時(shí)，這時(shí)變電所的總負(fù)荷稱經(jīng)濟(jì)并聯(lián)負(fù)荷Slj

2臺(tái)可并聯(lián)運(yùn)行的變壓器A和B，變電所的總負(fù)荷為S.

一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)承擔(dān)總負(fù)荷S，其有功損耗為：

△P=△PB+Kq△QB=△P0+Kq△Q0+(△Pd+Kq△Qe）(S/Se)2

當(dāng)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷為S/2，因此兩臺(tái)的有功損耗為：

△P‖=△Po+Kq△QB=2(△Po+Kq△Q0)+1/2(△Pd+Kq△Qe）(S/Se)2

圖1為以上兩種情況變壓器的有功損耗和負(fù)載的關(guān)系曲線，△PI為單臺(tái)運(yùn)行曲線，△PII為2臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行曲線，兩條曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變壓器負(fù)荷，成為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)荷。

當(dāng)△P︱=△P‖時(shí)，求得兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為：

Slj=Se√2X△P0+Kq△Q0/△Pd+Kq△Qe

列如：一變電所裝有兩臺(tái)S9-1000/10的變壓器，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷值為：取Kq=0.1

Slj=1000X√2X(1.7+0.1X7/10.3+0.1X4 5)=569KVA

如果負(fù)荷S＜569KVA時(shí)，應(yīng)一臺(tái)運(yùn)行；如果負(fù)荷S＞569KVA時(shí)易于兩臺(tái)運(yùn)行。

從圖1可知，實(shí)際負(fù)荷Sb＞Slj時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，Sa＜Slj，單臺(tái)運(yùn)行是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；由此可見(jiàn)，1臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用，可以減少1臺(tái)變壓器損耗就能節(jié)約電能的觀點(diǎn)是片面的。

3.變壓器并聯(lián)運(yùn)行與可靠性的關(guān)系

習(xí)慣的觀點(diǎn)認(rèn)為1臺(tái)變壓器運(yùn)行，另1臺(tái)為備用狀態(tài)的運(yùn)行方式最可靠。事實(shí)上，若有變壓器A、B，且另變壓器A、B單獨(dú)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障率為P（A）和P(B)，則兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，變壓器A、B出現(xiàn)的故障為P(A+B)=P(A)+P(B)，而A、B變壓器同時(shí)出現(xiàn)故障的故障率為P(AB)=P(A)P(B)。因?yàn)镻(AB)＜＜P(A)或P(B)。所以并聯(lián)運(yùn)行的2臺(tái)變壓器同時(shí)出現(xiàn)的幾率是很少的，是很可靠的。

對(duì)于公司有兩臺(tái)變壓器運(yùn)行變電所，大多數(shù)都經(jīng)濟(jì)臨界負(fù)荷以下的，因此使用一臺(tái)變壓器在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下運(yùn)行，另一臺(tái)備用。并且把不用的變壓器高壓斷電，減少空載損耗，如：一臺(tái)1000KVA的空在損耗為1.7KW，按20臺(tái)變壓器計(jì)算，這樣比兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行可節(jié)電30余萬(wàn)度。

4.結(jié)論

通過(guò)對(duì)變壓器的節(jié)能分析，變壓器在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下，是變壓器的很重要的一種節(jié)能方式，在不投資或少投資、不增加新設(shè)備的條件下，既最大限度地降低電力損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，又降低企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又提高了電力管理水平。變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷運(yùn)行技術(shù)只是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)范圍中的一個(gè)方面，提高功率因數(shù)，加強(qiáng)管理都可減少電力損耗，還有其他多種節(jié)電技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況采用可行的技術(shù)，使公司達(dá)到整體最佳節(jié)電效果。

[1]劉介才.工廠供電[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1983.

[2]牟炳林.電工技術(shù)[M].國(guó)家科技部西南信息中心出版,2011.