配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行措施分析

陳東臨

（國(guó)網(wǎng)湄洲島供電公司，福建 莆田 351154）

配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行措施分析

陳東臨

（國(guó)網(wǎng)湄洲島供電公司，福建 莆田 351154）

配電變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，能夠達(dá)到節(jié)能減排的效果。文章首先對(duì)變壓器運(yùn)行理論分析，進(jìn)而提出實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行措施。

配電變壓器；經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行；措施

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生功率損耗，同時(shí)，系統(tǒng)中配電變壓器數(shù)量龐大且運(yùn)行周期長(zhǎng)，所帶來的損耗是不容忽視的。所以，在保障供電質(zhì)量與供電安全的前提下，如何提高供電效率，減少功率損耗是配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行措施的主要方向。

1 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

變壓器的工作原理即電磁感應(yīng)原理。即將交流電壓加入一次繞組，產(chǎn)生交流電流，進(jìn)而產(chǎn)生勵(lì)磁作用，使鐵芯中產(chǎn)生磁通；交變磁通同時(shí)穿過一次繞組與二次繞組，且在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；此時(shí)，接通二次外電路負(fù)載，流出交流電，從而輸出電能。

配電變壓器在電力系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可以按照無功、有功、綜合功率損耗3種情況來分析。其中，功率損耗是配電變壓器本身的抗阻產(chǎn)生的損耗和其輸送電能功率的損耗之比[1]。以兩臺(tái)配電變壓器為例進(jìn)行分析。

假設(shè)兩臺(tái)變壓器A，B，其額定容量為Sa，Sb，且Sa＞Sb，負(fù)載功率為SP。變壓器的有功功率損耗為：

式中：ΔPa，ΔPb表示變壓器A，B的功率損耗；Pa0，Pb0表示變壓器A，B的空載功率損耗；Pak，Pbk表示變壓器A，B的短路功率損耗。

如果使變壓器A，B的功率損耗相等，通過式（1）（2）就可以計(jì)算出臨界經(jīng)濟(jì)容量：

通過臨界經(jīng)濟(jì)容量的計(jì)算可以看出，當(dāng)變壓器的負(fù)載功率SP＞SJP時(shí)，應(yīng)選擇容量較大的變壓器A；相反，變壓器的負(fù)載功率SP＜SJP時(shí)，選擇容量較小的變壓器B。

變壓器的無功功率損耗為：

式（4）、式（5）均表示配電變壓器空載時(shí)功率損耗。那么，兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的無功功率損耗為：

式中：ΔFa，ΔFb表示變壓器A，B的功率損耗；Fa0，F(xiàn)b0表示的是變壓器A，B的空載功率損耗；Fak，F(xiàn)bk表示的是變壓器A，B的短路功率損耗。

計(jì)算與有功功率損耗相同，無功功率的臨界經(jīng)濟(jì)容量是：

當(dāng)變壓器的負(fù)載功率SP＞SJF時(shí)，選擇容量較大的變壓器A；相反，變壓器的負(fù)載功率SP＜SJF時(shí)，選擇容量較小的變壓器B。

通過比較可以得出結(jié)論：有功和無功功率損耗經(jīng)濟(jì)運(yùn)行相同。但也會(huì)有不同，即綜合功率運(yùn)行情況。

配電變壓器綜合功率的臨界經(jīng)濟(jì)容量為：

綜合以上分析發(fā)現(xiàn)，負(fù)載損耗是變化的，且與變壓器的負(fù)載平方成正比。為了達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行方式，在兩臺(tái)以上的變壓器的電力系統(tǒng)中，配電變壓器的運(yùn)行要隨著負(fù)載的變化而調(diào)度。變壓器功率損耗與負(fù)載之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 變壓器功率損耗與負(fù)載關(guān)系曲線

2 配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行措施

2.1 配電變壓器運(yùn)行環(huán)境改善

配電變壓器運(yùn)行的壽命與運(yùn)行時(shí)周圍的溫度有很大的關(guān)系，配變電壓器運(yùn)行的溫度超過正常溫度，就會(huì)縮短壽命。另外，溫度過高就會(huì)導(dǎo)致配變自身電阻增加，相應(yīng)的負(fù)載損耗會(huì)加大。所以，對(duì)配電變壓器的運(yùn)行環(huán)境改善，降低電壓器運(yùn)行溫度，不僅能夠延長(zhǎng)配電變壓器的壽命，也會(huì)減少配電變壓器的負(fù)載功率損耗。

2.2 提升配電變壓器的功率因數(shù)

在我國(guó)現(xiàn)有電力系統(tǒng)中，一般低壓電網(wǎng)的配電變壓器功率因數(shù)偏低，導(dǎo)致大量電能損耗，從而影響配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。配電變壓器的功率因數(shù)與其有功功率成反比關(guān)系。所以，通過減少配電變壓器的容量來提升功率因數(shù)，就可以達(dá)到提高配電變壓器的供電效率。

2.3 合理選型與分配配電變壓器

在配變電壓器選型方面，要綜合技術(shù)、資金等方面考慮，以S11、S15、非晶合金等節(jié)能型配電變壓器優(yōu)先選擇[2]。節(jié)能型配電變壓器的空載功率損耗比普通的變壓器降低約28%，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。

配電變壓器的容量分配根據(jù)負(fù)荷的變化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行的目的。比如農(nóng)村電力系統(tǒng)，變壓器負(fù)荷高峰期持續(xù)時(shí)間短，且負(fù)荷高峰較少，變壓器容量分配依據(jù)最大負(fù)荷分配，就會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象；但是按輕負(fù)荷來分配，在用電高峰期就會(huì)導(dǎo)致“嚴(yán)重過負(fù)荷”[3]。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)其臨界負(fù)載系數(shù)之間的關(guān)系如圖2所示。為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行，就要結(jié)合供電實(shí)際特性，對(duì)變壓器進(jìn)行合理分配。

2.4 優(yōu)化配電變壓器三相負(fù)荷平衡

變壓器三相負(fù)荷平衡時(shí)，其負(fù)載的功率損耗為：

式中，I表示變壓器二次負(fù)載相電流；R表示變壓器相電阻。

三相負(fù)荷不平衡時(shí)，變壓器的負(fù)載損耗為：

當(dāng)變壓器三相負(fù)荷不平衡達(dá)到最大程度時(shí)，即Ia=3I，Ib=Ic=0時(shí)，這時(shí)變壓器的損耗是：

從中可以看出，三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)到極限時(shí)，其功率損耗是其平衡時(shí)的3倍。同理，三相負(fù)荷不平衡最大程度時(shí)，無功損耗也是平衡時(shí)的3倍。

圖2 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)載系數(shù)

在實(shí)際運(yùn)行中，規(guī)定三相電流平衡度在配電變壓器的出口中不能大于10%，所以，在相應(yīng)的電流不平衡度在分支線路不能超過20%。因此，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要合理規(guī)劃布設(shè)，還應(yīng)在電網(wǎng)負(fù)荷端加上測(cè)試，通過對(duì)三相平衡電流的定期測(cè)量，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題做出及時(shí)處理。除此之外，通過在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)配電變壓器進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，做到對(duì)配電變壓器三相符合調(diào)度分配及時(shí)，保證了配電變壓器的實(shí)施運(yùn)行工況，起到降低節(jié)能經(jīng)濟(jì)消耗的目的。

2.5 采取合理無功補(bǔ)償

了解到配電變壓器的負(fù)荷波動(dòng)性的特點(diǎn)，對(duì)無功補(bǔ)償裝置的合理增加，比如SVC或者SVG等裝置，科學(xué)地選擇裝置分布位置。通過對(duì)裝置進(jìn)行變電所集中補(bǔ)償和對(duì)電力負(fù)荷就地補(bǔ)償?shù)却胧?，來?duì)配電變壓器系統(tǒng)降低損耗。同時(shí)也對(duì)變壓器的功率進(jìn)行提高，對(duì)變壓器自身運(yùn)行中所消耗的功率進(jìn)行降低。這樣能夠提高整個(gè)配電變壓器的電能輸出功率，從而達(dá)到節(jié)能降低消耗的效果。

3 結(jié)語

通過對(duì)配電變壓器功率損耗經(jīng)濟(jì)容量的分析，從理論上達(dá)到對(duì)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行。通過提高功率因數(shù)、合理分配容量，三相負(fù)荷平衡等技術(shù)措施，達(dá)到對(duì)配電變壓器經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行，這對(duì)我國(guó)今后的配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供借鑒。

[1]孟杰.配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的理論分析與措施研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016（6）：62-63.

[2]王莉莉.配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（7）：24-25.

[3]張?jiān)骑w.淺析電網(wǎng)配電變壓器的故障分析和預(yù)防措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（16）：2413.

Analysis of economic dispatch operation measures of distribution transformer

Chen Donglin

（National Network of Meizhou Island Power Supply Company, Putian 351154, China）

The distribution transformer is the core equipment in the power system. The economical operation of the transformer can achieve the effect of energy saving and emission reduction. Firstly, the paper analyzes the operation theory of transformer, and then puts forward to realize the economic dispatch operation measures of distribution transformer.

distribution transformer; economic dispatch operation; measures

陳東臨（1990— ），男，福建莆田人，本科，助理工程師；研究方向：配電運(yùn)維。