配变变压器经济运行的研究

黄江凯

【摘要】随着技术水平的提高，现在很多中断设备都拓展了常规配变管理终端功能，在负荷遥测、抄表及设备在线监测的基础上，增加了无功投切功能，并且通过两台配变管理终端的组合，实现了配电变压器的经济运行。由于配电变压器的实际容量与运行容量在各个时段存在明显差异，使得变压器经常运行在近空载状态，增加了系统的空载损耗，故提出一种配电变压器组的经济运行方案，本文从变压器经济运行的意义出发，分析了当前配变变压器的经济运行方式，通过对当前配电变压器的总功率、总有功功率的监测，调整变压器组的运行方式，使得配电变压器运行在最佳状态下，从而使系统的线损降到最低。

【关键词】配变变压器；运行方式；经济运行；

一、变压器经济运行的意义

配变变压器是电力系统末端配电网中传输、分配电能的重要电气设备，其总的数量和容量都很庞大，在运行过程中变压器自身产生的有功功率损耗和无功功率消耗非常可观。变压器经济运行是在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备和资金，通过合理选择变压器的型式和容量，择优选取变压器经济运行方式以及改善变压器运行条件等技术措施，达到减损降耗，节约电能并延长变压器的使用寿命。

变压器的经济运行是一种使变压器运行费用最低化的运行方式。就牵引变电所而言，变压器的备用量很大，如果变压器都投入运行，变压器的负荷率很低，此时变压器的工作效率也会很低，是不经济的。因此，要想使变压器始终保持在较高的效率下运行，就必须对其运行状态实施科学管理，根据负荷的变化，调整好变压器的工作台数，使变压器始終工作在经济运行状态。

二、配变变压器的经济运行发式

配变变压器的并列运行是实现变压器经济运行的一个有效手段。将两台或多台变压器的二次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式就是变压器的并列运行。从保证电力系统的安全可靠和经济运行的角度来看，变压器的并列运行是十分必要的。因为变压器运行中可能会发生故障，因此若干台变压器并列运行后，故障时正常运行的变压器由于在短时间内允许过负荷运行，从而可保证对重要用户的连续供电。另外，在并列运行中， 当系统负荷轻时，可轮流检修变压器而不中断供电，由于电力系统负荷随昼夜和季节的不同而变化，多台变压器并列运行，在负荷轻时，还可停用几台变压器，以减少变压器的损耗，达到经济运行的目的。

（一）变压器并列运行的目的及优点

1.提高变压器运行的经济性。当负荷增加到一台变压器容量不够用时，则可并列投入第二台变压器，而当负荷减少到不需要两台变压器同时供电时，可将一台变压器退出运行。特别是在农村，季节性用电特点明显，变压器并联运行可根据用电负荷大小来进行投切，这样，可尽量减少变压器本身的损耗，达到经济运行的目的。

2.提高供电可靠性。并列运行的两台变压器，每一台变压器的容量通常按其所供总负荷的70%来确定的，故在停运一台变压器的情况下，尚能保证70%的负荷供电，这对保证网络中重要负荷供电具有明显的优越性。同时当并列运行中有一台损坏时，只要迅速将之从电网中切除；另一台或两台变压器仍可正常供电；检修某台变压器时，也不影响其它变压器正常运行从而减少了故障和检修时的停电范围和次数，提高供电可靠性。

变压器分别接在两段母线上。两台分开带几条线路运行时的缺点：

1.出现大马拉小车的现象，当负荷增加到一台不够用，而并列运行又不可能时，两台变压器分别带几条线路运行，由于出线固定，其中一台因带线路少或负荷小，就会出现大马拉小车现象，增加损耗。

2.当线路用电负荷增大，而向它供电的一台变压器容量不够时，就会导致变压器过负荷，影响经济运行及供电可靠性。

（二）接线组别不同时变压器并列运行产生的结果

为了表明变压器原、副绕组线电压之间的相位关系，可将变压器的接线组别接成12种接线组别。为了制造和使用方便，我国规定（Y ， ）、（Y ， ）、（Y N ， ）、（Y ， ）和（YN， ）五种为标准接线组别。两台变压器并列运行时，其接线组别必须是一致的，否则会造成短路。当两台变压器接线组别不一致时，如果组别都是单数，可以用改变外部接线的方法达到并列运行条件。但是单数接线组别与双数接线组别的变压器，则无法互相并列运行。

如一台接线为（Y， ）的变压器和一台接线为（Y， ）的变压器并列，两台变压器的原边接在同一母线上，原边的对应线电压是同相位的，而两台变压器副边的对应线电压则有3O度的相位差。

由此可见，在并列变压器的副绕组电路中，将会出现相当大的电压差AU，在它的作用下，虽然变压器副绕组没有负荷，电路中也会出现几倍干额定电流的循环电流，而且由于变压器的绕组电阻和漏电抗相当小，所以这个电流可能会达到烧坏变压器的程度，因此，连接组别不同的变压器是绝对不能并列运行的。

（三）变比不等时变压器的并列运行产生的结果

所示两台变压器并列运行，假设变压器I的变比K1大干变压器Ⅱ的变比K2，即 > ，则由于两台变压器的原绕组接在同一母线上，因此它们的原边电压相等，即 ， = ，而变压器副绕组中的感应电势却不等，即 - < = / 。由于副绕组并列在同母线上，所以在这两个副绕组所构成的闭合回路内便出现电势差△E，其大小为两个副绕组感应电势之差即： 。

在△E的作用下，副绕组内便产生循环电流，在循环电流的作用下，使变压器1副绕组的感应电势增大，变压器副绕组Ⅱ的感应电势减少，从而使两台变压器副绕组的电压相等。由于变压器原、副绕组间存在着电磁的联系，所以当副绕组回路中有循环电流时，在原绕组中必然也会出现循环电流，但是在两台变压器中，这两循环电流是不相等的。在变比小的变压器Ⅱ中，原绕组内的环流大，而在变比大的的变压器1中，原绕组内的环流小，这样一来，便造成两台同容量的变压器并列运行，不能按照它们的容量成正比分担负荷。当变压器Ⅱ满负荷时，变压器I则达不到其额定负荷。反之，当变压器1满负荷时，变压器Ⅱ就会过负荷，由此可见，在变比不相等时，由于循环电流的出现，不能使所有并列的变压器都带上额定负荷，即总容量不能充分发挥作用。

从上述分析得知，循环电流不是负荷电流，但是它却占用了变压器的容量，增加了变压器的损耗，使变压器所能输出的容量减少，特别当变比相差很大时，循环电流可能大得足够破坏变压器的正常运行工作，所以要把它限制在一定范围内。

三、结论

综上所述，本文阐述了变压器经济运行的重要意义，指出从供电的安全性、可靠角度出发，凡配置两台变压器的变电所基本都采用分列运行方式。事实上，变压器的运行非常可靠，统计显示，在所有电气故障中，变压器突发故障的可能性极小，而且目前绝大多数工厂都实现了双电源独立供电，并设置有备用电源自动投入（ATS）装置，重要的工艺负荷还设有自动再起动装置，这些都为变压器在不同负载情况下进行经济运行方式的选择提供了可能性。因此，在实际运行中可根据变压器的负载变化情况动态调整其运行方式，使其运行在最佳状态，以利节能。

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