电力变压器的经济运行

电力变压器的经济运行

一、经济运行与无功功率经济当量的概念

经济运行是指能使整个电力系统的有功损耗最小/能获得最佳经济效

益的设备运行方式。

电力系统的有功损耗，不仅与设备的有功损耗有关，而且与设备的

无功损耗有关，因为设备消耗的无功功率，也是电力系统供给的。由于无功功率的存在，就使得系统中的电流增大，从而使电力系统的有功损耗增加。

为了系统的有功损耗而在电力系统中引起的有功损耗增加量，因此引入一个换算系数，即无功功率经济当量。无功功率经济当量，是表示电力系统多发送1kvar 无功功率时，将在电力系统中增加的有功功率损耗kw数，其符号为k q,单位为kw/kvar。这一k q值与电力系统的容量、结构及计算点的具体位置等多种因素有关。对于工厂变配电所，无功功率经济当量k q= 0.02〜0.15;

对由发电机电压直配的工厂，可取k q= 0.02〜0.04;

对经两级变压的工厂，可取k q= 0.05〜0.08;

对经三级及以上变压的工厂，可取k q = 0.1〜0.15。

二、一台变压器运行的经济负荷计算

变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而无功损耗对电力系统来说也相当于按k q换算的有功损耗。因此变压器的有功损耗加上变压器无

功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器有功损耗换算值。

一台变压器在负荷为S 时的有功损耗换算值为

△ P=△ P T + K P Q T

P°+A P k ( S/S N ) 2+ K q •△Q。+ Kq •△Q N ( S/S N ) 2即厶P≈^ P。+ K q •△ Q。+ (△ P k + K q •△ Q N) ( S/S N))

式中△ PT -—变压器的有功损耗；

△ Q T——变压器的无功损耗；

△P。——变压器的空载损耗；

△Pk——变压器的短路损耗；

△ Q。—变压器空载时的无功损耗，按式(△Qo≈SN • Io％

/100)计算；

△QN——变压器额定负荷时的无功损耗增量，按式(△QN≈

SN • UK%∕100 )计算；

S N ――变压器的额定容量。

要使变压器运行在经济负荷S ec.T下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值△ P/S为最小值的条件。因此令d(△ P/S)∕dS= 0，可得变压器的经济负荷为

S ec.τ= S N√【(△ P。+ Kq •△ Q o) / (△ P K + Kq •△ Q N)】变压器经济负荷与变压器额定容量之比，称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，用K ec.T表示，即

K ec.τ=√K^ P o + Kq •△ Q o) / (△P K + Kq •△Q N)I

一般电力变压器的经济负荷率为50％左右。

例如：试计算SL7—800/10 型变压器的经济负荷及经济负荷率。

解：查附录表得SL7—800/10型变压器的有关技术数据：△ P O =

1.54kw, △ P k=9.9kw, I O= 1.7, U Z = 4.5。

由公式得厶Qo≈SN ∙Io%/100 = 800 × 0.017kvar13.6kvar

由公式得厶Q N≈S N ∙Uκ%∕100=800× 0.045kvar=36kvar

取K q= 0.1。由公式K ec.T=√【(△ P o + Kq △ Q o) / (△ P K + Kq •△Q N)】可得变压器的经济负荷率为

K ec.T=√[ (△P o + Kq •△ Q o) / (△P K + Kq •△Q N)I =√( 1.54+0.1× 13.6) / (9.9+0.1× 36)1

= 0.46

由此变压器的经济负荷为

S ec.T= S N√【(△ P o + Kq Q O) /(△ P K + Kq•△ Q N) 1

= 0.46× 800

= 368KVA

三、两台变压器运行的临界负荷计算

假设变电所有两台同型号同容量(S N)的变压器，变电所的总负荷为S。

一台变压器单独运行时，它承担总负荷S,因此由公式

△ P≈^ P。+ K q •△ Q o + (△ P k + K q •△ Q N) ( S/S N ) 2

可求得其有功损耗换算值为：

△Pι≈^ P o + K q Q o + ( △ P k+ K q Q N) ( S/S N) 2

两台变压器并列运行时，每台承担负荷S/2,因此由公式

△P≈^ P。+ K q •△ Q o + (△ P k + K q •△ Q N) ( S/S N ))

可求得两台变压器的有功损耗换算值为：

△P∏≈2 (△ P。+ K q •△ Q o) + 2(^ P k+ K q •△ Q N) ( S∕2S N) 2

将以上两式△ P与S的函数关系绘成如图所示两条曲线，这两条曲线相交于a 点，a 点所对应的变压器负荷，就是变压器经济运行的临界负荷，用S cr 表示。

当S= S V S Cr 时，则△ P I '<△ P n "时，

故宜于一台变压器运行；

当S= S"> S e r时则△ P I>△ P n "时，故宜于两台变压器运行。

当S=S Cr时，则△ P I=A P n,即卩

△ P o+ K q •△ Q o+ (△ P k + K q •△ Q N)

(S/S N) 2= 2 (△ P。+ K q •△Q o) + 2(△

P k + K q •△ Q N) ( S∕2S N) 2

由此可求得判别两台变压器经济运行的临界负荷为

S ec∙τ= S N√!2* (△ P o+ Kq •△ Q o) / (△ P K + Kq •△ Q N)1

如果是n台变压器，则判别n台与n—1台经济运行的临界负荷为：

S ec.τ= S N√【(n—1) • n • (△ P o + Kq •△ Q o) / (△ P K + Kq •△ Q N)】例如：某厂变电所装有两台SL—800/10型变压器，试计算此变电

所变压器经济运行的临界负荷值

解：全部利用上例的变压器技术数据，代入公式，

S ec.τ= S N√L2* (△P。+ Kq △Q o) / (△P K + Kq Q N)】