對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的認(rèn)識(shí)與探討

周曉溪 陳 鵬

(天津市電力公司檢修公司 中國(guó) 天津 300222)

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在技術(shù)條件允許并能保證安全生產(chǎn)的條件下，通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行方式使變壓器在電能損耗較低的狀態(tài)下運(yùn)行。在變電站實(shí)踐運(yùn)行中，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式不僅要兼顧經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等前提條件下，還要對(duì)變電站負(fù)荷狀況、設(shè)備投退等因素綜合考慮，才能制定出變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可行方案。

1 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保電力變壓器安全運(yùn)行和供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，通過(guò)擇優(yōu)選擇變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，負(fù)載調(diào)整的優(yōu)化，變壓器運(yùn)行位置的優(yōu)化組合，改善變壓器運(yùn)行條件等技術(shù)措施，最大限度地降低變壓器的電能損耗。

由于供用電系統(tǒng)的用電負(fù)載功率經(jīng)常發(fā)生變化，而發(fā)電和用電又要保持相對(duì)的平衡，所以發(fā)電的功率要隨著負(fù)載的變化而變化。當(dāng)負(fù)載曲線出現(xiàn)較大尖峰負(fù)載功率時(shí)，發(fā)電設(shè)備的容量可能滿足不了負(fù)載的需要，而造成電力系統(tǒng)頻率下降，給用戶造成影響，甚至較大損失。因此，為充分發(fā)揮電力設(shè)備的潛力，使電力系統(tǒng)的電能輸出與用電負(fù)載相適應(yīng)就需經(jīng)濟(jì)分配變壓器負(fù)載，即通過(guò)各臺(tái)變壓器負(fù)載分配的調(diào)整，使變壓器的有功功率損耗、無(wú)功功率消耗和綜合功率損耗達(dá)到最小，從而實(shí)現(xiàn)變壓器及變壓器間負(fù)載的經(jīng)濟(jì)分配，亦即電網(wǎng)間負(fù)載的經(jīng)濟(jì)分配。

電網(wǎng)間負(fù)載的經(jīng)濟(jì)調(diào)度主要包括兩個(gè)方面：一是時(shí)間上對(duì)負(fù)載進(jìn)行調(diào)整，包括提高負(fù)載率和削峰填谷，使電網(wǎng)中負(fù)載曲線接近平衡；二是在空間上對(duì)負(fù)載進(jìn)行調(diào)整，使電網(wǎng)中變壓器間實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配，從而降低電網(wǎng)損耗。

2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)變壓器容量與臺(tái)數(shù)選擇的要求

變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇是供電安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要因素，而容量大小和臺(tái)數(shù)多少往往取決于區(qū)域負(fù)荷的現(xiàn)狀和增長(zhǎng)速度的預(yù)測(cè)，取決于負(fù)荷本身的性質(zhì)和對(duì)供電可靠性要求的高低，取決于變壓器造價(jià)、系統(tǒng)短路容量和安裝環(huán)境等條件。對(duì)于變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的選擇，目前看來(lái)主要應(yīng)對(duì)如下因素重點(diǎn)考慮：電力變壓器的有功功率損耗包含變壓器空載損耗和變壓器負(fù)載損耗兩部分，在一定的負(fù)載下，利用率在50%～70%間為變壓器損失率最低、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最好的情況；相同負(fù)荷情況在利用率為50%～70%情況下，兩臺(tái)及以上容量變壓器較相應(yīng)容量的一臺(tái)的損失大，同時(shí)兩臺(tái)以上變壓器的價(jià)格比一臺(tái)相同容量的更高，但單臺(tái)變壓器容量越大也并不一定就越經(jīng)濟(jì)，單從變壓器損耗看那是可能的，但負(fù)荷越大外端輸出電流也越大，外線線路線徑就需要越大，初期造價(jià)也相應(yīng)增加，此外兩臺(tái)變壓器在系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和在檢修情況下保證供電的可靠性要高很多。

3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要方式探討

3.1 變壓器并聯(lián)運(yùn)行

在變電站中,常由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器并聯(lián)運(yùn)行以供給總負(fù)荷,當(dāng)斷開(kāi)一臺(tái)時(shí),其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負(fù)荷。主要原因在于,站供負(fù)荷一般是在若干年內(nèi)逐步發(fā)展的,必須相應(yīng)地增加變壓器臺(tái)數(shù),當(dāng)站供負(fù)荷隨著季節(jié)、晝夜變化時(shí),根據(jù)需要調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù),以提高運(yùn)行效率。當(dāng)一臺(tái)變壓器檢修、故障退出并聯(lián)時(shí),其余的變壓器仍可供給。

變壓器有不同的容量結(jié)構(gòu)形式。并聯(lián)時(shí),其一次繞組接至一共同電壓,二次繞組并聯(lián)連接,因而有共同的二次電壓。也就是說(shuō),它們的一次、二次都有相同的電壓。理想的并聯(lián)應(yīng)能滿足下列條件：空載時(shí),各變壓器的相應(yīng)的二次電壓相位相同,并聯(lián)的各個(gè)變壓器內(nèi)部不產(chǎn)生環(huán)流;負(fù)載時(shí),各變壓器分擔(dān)的負(fù)荷電流與它們的容量成正比。各變壓器同時(shí)達(dá)到最佳負(fù)載狀態(tài),使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用。各變壓器的負(fù)載電流都應(yīng)同相位,總的負(fù)荷電流是各負(fù)載電流的代數(shù)和。當(dāng)總負(fù)載電流一定時(shí),每臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小,因而每臺(tái)變壓器的銅耗也是最小,運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)。

3.2 變壓器分接開(kāi)關(guān)

對(duì)兩(多)臺(tái)變壓器采用有備用的運(yùn)行方式時(shí),應(yīng)認(rèn)真了解變壓器的技術(shù)參數(shù)擇優(yōu)選取,即優(yōu)先選用鐵耗低、空載電流小、阻抗電壓低的變壓器;反之選為備用。電網(wǎng)的運(yùn)行電壓對(duì)變壓器的損耗影響很大。變壓器過(guò)電壓5%運(yùn)行時(shí),一般鐵損將增加15%,超過(guò)電壓10%時(shí)鐵損增加值大于50%。過(guò)電壓運(yùn)行還會(huì)使空載電流大幅度增加,冷軋硅剛片的鐵芯若過(guò)電壓5%運(yùn)行時(shí),空載電流將增加一倍?？蛰d電流的增加將加大電網(wǎng)的無(wú)功損耗。變壓器在運(yùn)行時(shí),應(yīng)隨時(shí)觀察電網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平,及時(shí)調(diào)整分接開(kāi)關(guān),避免過(guò)電壓運(yùn)行,降低鐵損和勵(lì)磁損耗，這是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施之一。

3.3 保持變壓器三相負(fù)荷平衡

若負(fù)荷不平衡會(huì)造成三相壓差過(guò)大,產(chǎn)生負(fù)序電壓,影響電壓質(zhì)量和電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。某相繞組過(guò)負(fù)荷,銅損增大,三相不平衡還會(huì)形成變壓器的磁路不平衡,會(huì)有大量的漏磁通流經(jīng)桶皮、鐵芯夾件,使其嚴(yán)重發(fā)熱,增大了雜散損耗。所以應(yīng)采取相應(yīng)的措施,保持三相負(fù)荷平衡。通過(guò)運(yùn)行監(jiān)視,及時(shí)調(diào)整,對(duì)大容量的單相用電設(shè)備,應(yīng)設(shè)專用變壓器,并接在高壓側(cè)的網(wǎng)絡(luò)上,對(duì)于大容量三相不對(duì)稱的不平衡,可采取具有快速響應(yīng)特性的自動(dòng)平衡裝置。此外,還應(yīng)采取有關(guān)諧波治理及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)拇胧?有利于降低變壓器損耗。

總之，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須建立在安全可靠供電的前提條件下，備用變壓器應(yīng)有可靠的自動(dòng)投入裝置相配套，保證在相臨變壓器故障時(shí)自動(dòng)投入運(yùn)行，確保不中斷正常供電。安排變壓器并列運(yùn)行方式，要對(duì)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的額定折斷容量進(jìn)行核算，防止系統(tǒng)短路故障時(shí)因開(kāi)關(guān)遮斷容量不足而損壞設(shè)備，影響故障點(diǎn)的自動(dòng)隔離；分列運(yùn)行的母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)備用電源自投動(dòng)作時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)斷開(kāi)接入母線側(cè)的其它電源的開(kāi)關(guān)。變壓器安裝應(yīng)選擇在供電負(fù)荷重心區(qū)域，同時(shí)盡量保證三相變壓器負(fù)荷平衡，減少負(fù)序電壓損耗供電負(fù)荷。同時(shí)要考慮變壓器高溫度運(yùn)行，引起變壓器自身?yè)p耗過(guò)大，影響輸出效率，造成不必要的電能浪費(fèi)。不同的功率因數(shù)引起的變壓器有功和無(wú)功消耗也不同，即隨著功率因數(shù)的提高，變壓器的有功和無(wú)功消耗都要下降。因此，應(yīng)盡量提高功率因數(shù)，降低變壓器的無(wú)功功率。在不同季節(jié)停運(yùn)一部分變壓器也可以達(dá)到節(jié)能的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

變壓器是輸配電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的核心電氣設(shè)備，盡管其效率已達(dá)到95%～99%，但由于使用數(shù)量巨大和長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行，其自身產(chǎn)生的有功損耗和無(wú)功損耗相當(dāng)大。采取有效措施，通過(guò)合理分配負(fù)荷、優(yōu)選運(yùn)行方式,使變壓器在電能損耗低的狀態(tài)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以期達(dá)到合理節(jié)約電能的目的具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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［2］李昆，李明，張明偉.變壓器冷卻裝置故障的分析和處理[J].變壓器，2011（12）.