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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)于電力能源的需求也越來越大，電力工程的規(guī)模也越來越大。電力系統(tǒng)配電變壓器在運(yùn)行的過程中如果長期處于空載狀態(tài)或者是輕載狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致變壓器的損耗增大，造成不必要的電力能源損耗。為了降低電力系統(tǒng)變壓器的運(yùn)行中的能源損耗，需要針對(duì)配電變壓器的運(yùn)行方式進(jìn)行全面深入的研究，降低系統(tǒng)中的能源損耗，節(jié)能電力能源，實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：10kv配電變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式分析

1我國配電變壓器的使用情況分析

變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的一種設(shè)備，其直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。配電變壓器通常位于電力系統(tǒng)的末端網(wǎng)絡(luò)，起著電能傳輸、調(diào)控以及分配的作用。在電力系統(tǒng)中，配電變壓器的數(shù)量很大，其有效的確保了我國電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。配電變壓器在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的能源損耗，其具體分為有功損耗以及無功損耗，這兩種損耗方式消耗了大量的電力能源，造成了十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。我國電網(wǎng)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)使用的變壓器主要有以下幾種規(guī)格：10kV以下、10kV或者是35kV。電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中因?yàn)榕潆娮儔浩鞫a(chǎn)生的能源損耗極大，通常情況下，配電變壓器的能源損耗主要來源于變壓器空載、輕載以及線圈線損等。對(duì)于配電變壓器造成的能源損耗問題，最大的解決方法使更換新型的低能耗配電變壓器，但是我國電網(wǎng)的分布較廣，最主要的10kV配電網(wǎng)中使用了大量的老式配電變壓器，需要投入大量的資金，并且會(huì)對(duì)于大范圍內(nèi)的電力能源供應(yīng)產(chǎn)生影響。此外國內(nèi)一些電力企業(yè)在進(jìn)行電力工程項(xiàng)目施工的過程中，為了降低項(xiàng)目的施工成本，選用了老式的配電變壓器，這樣看似能夠降低項(xiàng)目的施工成本，但是在項(xiàng)目投入使用后因?yàn)樽儔浩髟斐傻哪茉聪姆炊鴷?huì)不斷積累增加，長期以往，會(huì)給電力企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。一部分電力企業(yè)在項(xiàng)目施工的過程中只重視項(xiàng)目的施工技術(shù)，想要通過一次性的經(jīng)濟(jì)投資來降低后期的投入，施工單位認(rèn)為使用的是性能先進(jìn)的設(shè)備，因此在后期忽視了對(duì)于變壓器的定期養(yǎng)護(hù)與保養(yǎng)，導(dǎo)致了變壓器性能不斷下降。

2影響變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素

變壓器在運(yùn)行的過程中其系統(tǒng)中的電壓、溫度以及三項(xiàng)負(fù)荷之間的狀態(tài)將會(huì)影響到變壓器的內(nèi)部能源損耗，除此之外，變壓器的負(fù)載狀態(tài)也會(huì)對(duì)變壓器的能源損耗產(chǎn)生影響。變壓器運(yùn)行的過程中，其主要的電壓損耗是變壓器的有功損耗，其具體的損耗量與變壓器的電壓的二次方成正比例關(guān)系，因此在變壓器運(yùn)行的過程中，加強(qiáng)對(duì)變壓器內(nèi)部電壓的控制能夠有效的降低變壓器的有功損耗值。除了用功損耗以外，變壓器運(yùn)行的過程中還會(huì)產(chǎn)生一定的無功損耗。針對(duì)變壓器的無功損耗，在運(yùn)行的過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)額定短路電壓以及負(fù)荷電流大小的控制，進(jìn)一步降低電壓器中的無功損耗值。對(duì)于變壓器中的符合功率，在變壓器運(yùn)行的過程中會(huì)伴隨著電路供電能力的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變。也就是說當(dāng)電網(wǎng)的功率因素降低時(shí)，電路中設(shè)備的供電能力也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的下降，并且還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)中的電壓發(fā)生頻繁的波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致電路中的電能損耗量進(jìn)一步增加。針對(duì)變壓器的三項(xiàng)負(fù)荷平衡而言，在變壓器的三項(xiàng)負(fù)載完全平衡狀態(tài)下，其產(chǎn)生的電能損耗將會(huì)是最低的，一旦變壓器的三相負(fù)荷發(fā)生變化，那么變壓器的整體平衡也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，導(dǎo)致電路中的電能損耗進(jìn)一步的增加。此外，變壓器電路中的能源損耗也會(huì)隨著變壓器的電路溫度變化而發(fā)生相應(yīng)的改變，在研究中發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)變壓器降低一個(gè)單位的溫度那么變壓器的負(fù)荷損耗的電能就會(huì)降低0.3%左右。

3變壓器的電能損耗試驗(yàn)分析

變壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩個(gè)繞組只有磁耦合沒電連接。在一次繞組中施加交變電壓，交變電壓產(chǎn)生交變電流，交變電流產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通準(zhǔn)，在一次和二次繞組中分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)E1、E2。理想變壓器的繞組電阻為零，有：E1=-U1，E2=-U2假設(shè)一次和二次線圈的匝數(shù)分別為N1和N2，一次和二次繞組鉸鏈的磁鏈分別為Ψ1和Ψ2，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，下述方程組成立：U1=-E1=-dΨ1/dt=d（N1準(zhǔn)）/dt=N1d準(zhǔn)/dt（1）U2=-E2=-dΨ2/dt=d（N2準(zhǔn)）/dt=N2d準(zhǔn)/dt（2）式（1）除以式（2），可得：U1/U2=N1/N2（3）理想變壓器效率等于1，一次與二次繞組之間在能量傳輸過程中沒有損耗，可知：U1I1=U2I2聯(lián)立式（3）可得：I1/I2=N2/N1（4）式（3）除以式（4），可得：（U1/I1）/（U2/I2）=（N1/N2）2U1/I1及U2/I2分別為一次和二次繞組的阻抗，分別記為Z1和Z2，則：Z1/Z2=（N1/N2）2（5）（3）、（4）、（5）三式分別表示了理想變壓器的電壓變換、電流變換和阻抗變換關(guān)系。變壓器效率用η表示，變壓器的負(fù)荷率用β表示，變壓器效率特性曲線如圖1所示。根據(jù)變壓器效率特性曲線分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)空載時(shí)輸出功率為零，所以變壓器效率η=0。負(fù)載較小時(shí)，鐵損耗相對(duì)較大，變壓器效率η較低。負(fù)載增加，變壓器效率η亦隨之增加。超過某一負(fù)載時(shí)，因銅耗占的正例增大，變壓器效率η反而降低。由此可以得出：β=S/SN，S為實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷，SN為額定負(fù)荷。可以證明：PCu=PFE=β2PCuN時(shí)，變壓器的效率最高。此時(shí)，βm=√（PFE/PCuN）。記輸入功率和輸出功率分別為P1和P2，變壓器的二次側(cè)運(yùn)行功率因數(shù)為cos準(zhǔn)2，則：η=P2/P1=（P1-PFe-PCu）/P1=1-（PFe+PCu）/（P2+PFe+PCu）=1-（PFe+β2PCuN）/（βSNcos準(zhǔn)2+PFe+β2PCuN）變壓器最大效率計(jì)算公式如下：ηm=1-2PFe/（βmSNcos準(zhǔn)2+2PFe）。

4變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式

在配電變壓器運(yùn)行的過程中為了降低變壓器的運(yùn)輸功耗，根據(jù)計(jì)算分析得出的綜合損耗比進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，提出了變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，借助負(fù)載波動(dòng)的延時(shí)認(rèn)可以及設(shè)置切換進(jìn)行負(fù)載容量的切換，從而確保了容量的充足，進(jìn)一步降低了電能的損耗。為了盡量的降低變壓器的電能損耗，在進(jìn)行變電站的設(shè)計(jì)建筑時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)盡量采用并聯(lián)運(yùn)行的方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過并聯(lián)運(yùn)行能夠有效的降低線路中的能源消耗，并且提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。在并聯(lián)運(yùn)行下，變壓器內(nèi)的負(fù)荷能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)的分布，從而有效的降低系統(tǒng)電路中的能源損耗。在進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員必須要充分的考慮電路負(fù)荷大小，根據(jù)具體的符合設(shè)計(jì)電路運(yùn)行方式，避免電路的超負(fù)荷運(yùn)行。在設(shè)計(jì)的過程中，如果并聯(lián)變壓器容量相同，那么在進(jìn)行綜合功率損耗的計(jì)算時(shí)可以用下列公式進(jìn)行計(jì)算：P=P0+（N/2SN）2PN在這其中，P0指的是變壓器的空載損耗，而N指的是變壓器的負(fù)荷大小，SN指的是變壓器的額定容量大小，PN指的是變壓器的額定負(fù)載綜合損耗。在計(jì)算的過程中應(yīng)用這一公式能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)并聯(lián)變壓器的負(fù)荷大小，并且能夠有效的選擇不同變壓器的運(yùn)行方式。如果并聯(lián)的變壓器之間容量大小不同，那么在進(jìn)行變壓器的運(yùn)行方式控制時(shí)必須要經(jīng)過全面的計(jì)算與分析，并且科學(xué)的進(jìn)行分配。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行和保證供電電能質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和資金，通過合理選擇變壓器的型號(hào)和容量，擇優(yōu)選取變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式以及改善變壓器運(yùn)行條件等技術(shù)措施，達(dá)到減損降耗，節(jié)約電能并延長變壓器使用壽命的目的。變壓器是一種用途非常廣泛的用電設(shè)備，涉及到整個(gè)社會(huì)各個(gè)行業(yè)。目前變壓器處在一個(gè)較快的更新?lián)Q代時(shí)期，有大量的不同型號(hào)的新舊變壓器在運(yùn)行中，由于資金觀念等方面的原因，這種現(xiàn)象還將持續(xù)一個(gè)較長的時(shí)期。目前在對(duì)配電網(wǎng)改造項(xiàng)目中，很重視對(duì)現(xiàn)有高耗能變壓器進(jìn)行更新與改造，開發(fā)節(jié)能系列變壓器及實(shí)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，提高變壓器運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等。根據(jù)經(jīng)濟(jì)負(fù)載率合理分配配電變壓器的經(jīng)濟(jì)容量則是其中一項(xiàng)重要的節(jié)能措施。

5結(jié)語

在變壓器運(yùn)行的過程中其內(nèi)部的電能損耗會(huì)造成十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，在進(jìn)行變壓器運(yùn)行狀態(tài)的控制時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)其具體的符合大小選擇合適的運(yùn)行狀態(tài)，控制好變壓器的運(yùn)行方式，將變壓器的電能損耗降到最低。通常情況下在進(jìn)行電力工程項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)盡量選擇低功耗的變壓器，這樣能夠有效的降低線路中的電壓器運(yùn)行功耗，從根本上解決變壓器運(yùn)行功耗過大的問題，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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作者：黃正富 單位：中國南方電網(wǎng)麗江供電局寧蒗供電有限公司