变压器经济运行方式的探讨

　2012年2月

内蒙古科技与经济

F ebruar y 2012　第3期总第253期

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变压器经济运行方式的探讨

X

洪　涛,王力军,闻　涛,侯兴华

(中国石油大学(华东)规划建设处,山东青岛　266555)

摘　要:讨论了实现变压器经济运行的几种可行方案,并根据变压器实际运行状况及负载性质进行了深入探讨。

关键词:变压器;节能;经济运行

中图分类号:T M 401+.1 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2012)03—0116—02 随着生产的发展,人民生活水平的日益提高,整个社会对用电的需求量呈直线上升趋势,变压器是电力生产中不可缺少的重要设备,变压器的节能运行显得尤为重要。变压器的经济运行,是指在确保安全可靠运行及满足供电需求的基础上,对变压器负载实施经济调度,最大限度地降低变压器的电能损耗。在节能的同时,还能降低运行费用,取得经济效益。变压器的电能损耗主要是铁损和铜损,铁损对变压器来说虽为常数,但可通过合理选型与运行达到节能的目的;铜损是随负荷率的平方而变化。合理确定变压器的最佳运行方式,可保证变压器在正常条件下,处于最大效率点,达到变压器经济运行的目的。

1　变压器运行于高效率点

主变压器的台数和容量,应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确

定,并应选用节能型变压器[1]。

变压器的最佳经济负荷率为75%,应避免长时间过负荷或过低负荷下运行。配电变压器的长期工作负载率不宜大于85%[3,4]。当设有两台或多台变压器时,应根据负荷情况及时停机或投入,以保持合理的荷载率。例如,在符合允许的条件下,停用一台800kVA 变压器,每停1h ,仅铁损可节电1.4kW ・h (S 9)、1.6kW ・h (S7)、3.1kW ・h(73-Ⅱ)。若每天停用8h,全年即可节电4000kW ・h(S9)、4672kW ・h (S7)、9052kW ・h (73-Ⅱ)。据分析,变压器的损耗可占电力系统损耗的20%～25%,因此,积极推广和采用低损耗变压器,已成为电力系统降低损耗、节约能源的重

要措施[2]

。

调整负荷曲线,可以降低变压器的铜损及上级电力网的线损,同时还可以节省用户的配电变压器容量。不同运行电压时总损耗增加减少百分数见表1。

减小最大负荷需量,提高负荷率,从而减少用户电费支出。调整负荷曲线可使其形状系数k 值减小,在供电量相同的情况下等效功率减小,从而线损也降低。当k =1时,变压器的铜耗为100%;当k = 1.05时增加10%;当k= 1.1时增加21%;当k=1.2时增加44%。因此,搞好调整负荷工作是降低变压器铜耗的有效措施[2]。在电力用户中,应当重视负荷调整,实行高峰让电、限电,有计划地安排中午、后夜填谷负荷。

表1降低运行电压以减少配电线路电能损耗

序号铁损占总损耗比例

(%)不同运行电压时总损耗增加减少百分数(%)1.07U e

1.05U e

1.03U e 1.01U e 1U e 0.99U e 0.97U e

0.95U e

150+0.925+0.36+0.15

00

+0.21+0.5

260+3.64+2.28+1.32+0.40-0.4-1.02-1.56370+6.35+4.2+2.49+0.80-0.8-2.24-3.644

80

+9.07

+6.14

+3.66+1.2

-1.2-3.46-5.68

注:正号为增加,负号为减少。2　变压器并联运行

2.1　并联运行的必要性

在变电站中,常由两台或两台以上的变压器并联运行以供给总负荷,当断开一台时,其余主变压器

的容量不应小于60%的全部负荷[3]。

主要原因在于,站供负荷一般是在若干年内逐步发展的,必须相应地增加变压器台数,当站供负荷随着季节、昼夜变化时,根据需要调节投入变压器的台数,以提高运行效率。当一台变压器检修、故障退出并联时,其余的变压器仍可供给。所以将几台变压器并联运行具有优越性,但也不宜并联台数过多,避免每台变压器容量过小而增加总投资,而造成运行复杂化的后果。2.2　并联运行的条件

变压器有不同的容量结构形式。并联时,其一次绕组接至一共同电压,二次绕组并联连接,因而有共同的二次电压。也就是说,它们的一次、二次都有相同的电压。理想的并联应能满足下列条件:空载时,各变压器的相应的二次电压相位相同,并联的各个变压器内部不产生环流;负载时,各变压器分担的负荷电流与它们的容量成正比。各变压器同时达到最佳负载状态,使全部装置容量获得最大程度的应用。各变压器的负载电流都应同相位,总的负荷电流是各负载电流的代数和。当总负载电流一定时,每台变压器所分担的负载电流均为最小,因而每台变压器的铜耗也是最小,运行较为经济。2.3　并联运行的变压器选择

并联连接的各变压器必须有相同的电压等级,且属于相同的连接组。不同连接组的变压器不能并联。例如,Yy 0连接的变压器绝不允许与Yd11连接的并联,因为它们的二次侧线电压之间有30°相位

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收稿日期:2011-11-28

作者简介:洪涛(1976-),男,湖北省潜江市人,工程师,工学硕士,中国石油大学(华东)规划建设处工作,主要研究领

域:控制理论与控制工程。

　洪涛,等・变压器经济运行方式的探讨2012年第3期

差。Dy11连接的变压器却可以和Yd11连接的变压器并联,因为它们的二次侧线电压相位相同、幅值相同。其次,各变压器都应有相同的线电压变压比。

3　变压器分接开关

对两(多)台变压器采用有备用的运行方式时,应认真了解变压器的技术参数择优选取,即优先选用铁耗低、空载电流小、阻抗电压低的变压器;反之选为备用[4]。电网的运行电压对变压器的损耗影响很大。变压器过电压5%运行时,一般铁损将增加15%,超过电压10%时铁损增加值大于50%。过电压运行还会使空载电流大幅度增加,冷轧硅刚片的铁芯若过电压5%运行时,空载电流将增加一倍。空载电流的增加将加大电网的无功损耗。变压器在运行时,应随时观察电网的运行电压水平,及时调整分接开关,避免过电压运行,降低铁损和励磁损耗[5]。对于35/10～3kV农村电网,由于配电变压器负载率低,一般为0.1～0.3,变压器的铁损占配电网总损耗的50%以上,可以将35kV变压器的分接开关再提高一档,使10kV配电网运行电压降低5%,可以有效地降低配电网的线损。实践证明,在日负荷曲线低谷时刻或在年负荷曲线的非高峰季节,接收端用户电压过高时,采用调整变压器分接开关降压,不仅改善了电压质量,而且节约了电能。

4　防止变压器过载运行

虽然变压器运行规程中规定在一定条件下,允许变压器超载运行,但过负荷运行不符合经济运行要求,应严格掌握。过负荷运行会大大增加变压器的铜损,势必会造成温度升高,直接影响绝缘介质的寿命。根据有机绝缘物温度法则,运行温度每升高8℃,其寿命将降低50%。经常过负荷,变压器处在高温情况下运行,会缩短其使用寿命,那将是最大的浪费。变压器正常工作寿命应不大于25年,但有些运行10年后,吊芯检查发现绝缘物严重老化、失去弹性,无法使用,不得不更换绕组,甚至整体报废。

5　保持变压器三相负荷平衡

若负荷不平衡会造成三相压差过大,产生负序电压,影响电压质量和电网的安全经济运行。某相绕组过负荷,铜损增大,三相不平衡还会形成变压器的磁路不平衡,会有大量的漏磁通流经桶皮、铁芯夹件,使其严重发热,增大了杂散损耗。所以应采取相应的措施,保持三相负荷平衡。通过运行监视,及时调整,对大容量的单相用电设备,应设专用变压器,并接在高压侧的网络上,对于大容量三相不对称的不平衡,可采取具有快速响应特性的自动平衡装置。此外,还应采取有关谐波治理及无功功率补偿的措施,有利于降低变压器损耗。

6　结论与思考

变压器的经济运行方式有很多种选择,具体的实施方式需要对负荷的性质和负荷大小的变化规律进行深入的调查研究,针对不同的负荷情况进行合理选择,将一种或几种运行方案综合运用,以达到最优化、最节能的运行方式。

[参考文献]

[1]　GB/T13462-2008.电力变压器经济运行

[S].

[2]　GB/T6451-2008.油浸式电力变压器技术参

数和要求[S].

[3]　GB50059-1992.35～110kV变电所设计规范

[S].

[4]　GB50053-1992.10kV及以下变电所设计规

范[S].

[5]　JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范[S].

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