配电变压器经济运行方式的分析与应用探讨

闫勇

(国网吉林梅河口市供电有限公司,吉林梅河口 135000)

配电变压器经济运行方式的分析与应用探讨

闫勇

(国网吉林梅河口市供电有限公司,吉林梅河口 135000)

在当前配电网的能耗中,变压器的能耗占有相当大的比例,这与当前我国“节能减排”的发展国策相悖,由此带来的经济损失很难估量。本文对影响配电变压器经济运行的因素进行了分析,并对配变的经济运行方式和提高其经济运行水平的措施进行了探讨。

配电变压器 经济运行 损耗

1 引言

随着经济和社会的发展，企业生产和人们生活对电力系统的依赖程度也在大幅增加，但在电力系统和用电单位大量应用的配电变压器，其运行能耗的控制问题在近年的发展进程中还存在一些不合理的地方。例如当前有很多配变在确定经济运行方式时还依赖人工经验，不仅不能带来经济运行，反而还可能造成电力浪费。

在当前配电网的能耗中，变压器的能耗占有相当大的比例，这与当前我国“节能减排”的发展国策相悖，由此带来的经济损失很难估量。因此，如何在满足生活、生产需要以及配变运行可靠性的前提下，减少变压器损耗和对能源的浪费，提升电力供应质量，从而最终实现电力资源的可持续发展是当务之急。鉴于此，笔者结合自己多年在输配电线路、设备维护管理工作中的经验，对配变的经济运行方式进行了探讨。

2 影响配电变压器经济运行的因素分析

配电变压器的经济运行水平会对电网的输配电效率产生重要影响，降低配变损耗、优化供电质量是进行配网维护管理和改造的重要内容。

2.1 判断配变是否经济运行技术方法落后

技术方法落后是造成配变经济运行水平低下的一个重要因素。当前，在配电变压器的经济运行计算分析工作中，人工经验仍占有很大的市场，没有能真正根据变压器的特性、参数和负载变化情况进行科学合理的计算。此外，当前在执行配变的经济运行方案时，大多还是以负荷变化情况为执行依据，具体则需要通过配电工作人员与运检部门的协调来了解负荷变化情况，突出表现为自动化程度较低，在实时性和技术可靠性方面还存在不足。例如柱上配电变压器没有自动上传运行数据的多功能电子表。

2.2 保电任务较重

对季节性用电高峰期或部分重点生产单位而言，保电任务较重，供给需求则很难降低，影响经济运行时段。在规律用电高峰时(例如晚间)也存在保电任务繁重的问题，这同样会对配变的经济运行产生影响。此外，在进行电网重大检修或进行大规模改造时，供电压力会比较大，此时为了保障供电安全，也很难开展配变经济运行工作。

2.3 变压器的切换耗能增加

在存在多台变压器共同运行的状态下，通常都需要根据负荷的周期性变化规律切换变压器，甚至于一些地区因为电网昼夜的负荷变动较大，要求每日需切换主变，这不利于安全运行，由此带来的变压器使用寿命减少和故障率上升同样会影响配变的经济运行。

3 配变的经济运行方式

3.1 单台配变的经济运行

在时间T内，双绕组配电变压器的有功功率损耗率为:

其中，P0为变压器的空载损耗；Pk为变压器的短路损耗；S为变压器的额定容量；β为变压器的负载系数；cosφ为变压器的负载功率因数；kT为负载波动损耗数，当负载波动较小时，kT=1。

考虑到在实际运行过程中，变压器的无功功率损耗也会对总体效益产生影响，所以引入无功功率经济当量来计算综合有功功率损失。无功功率经济当量的值与配变所处系统的位置有关，一般要经过科学计算。单台变压器的空载综合功率损耗PZ0、短路综合功率损耗PZk、综合功率损耗ΔPZ以及综合有功功率损耗率ΔPZ%为:

其中，KQ为无功功率经济当量，工程中一般取0．2。

3.2 多台配变的经济运行

假定有两台配变共同运行，其额定容量分别为S1和S2，并且满足S1＞ S2的关系，负载的视在功率为SL，则配变的功率损失为:

其中，ΔP1为1号配变的有功功率损耗；ΔP2为2号配变的有功功率损耗；P10为1号配变的空载有功损耗；P20为2号配变的空载有功损耗；P1k为1号配变的短路有功损耗；P2k为2号配变的短路有功损耗。如果令两台变压器的功率损耗相等，则通过联立式(6)、(7)就能计算得到临界经济容量SJP为:

由(8)式可知，当变压器的负载功率SL＞SJP时，则选用1号配变的运行比较经济；反正，则选用额定容量较小的2号配变的运行比较经济。

配电变压器空载时的无功功率损耗Q0、短路时的无功功率损耗Qk为:

则上述两台配变的无功功率损耗为:

与有功功率类似，无功功率的临界经济容量SJQ可以被计算得到:

由(13)式可知，当变压器的负载功率SL＞SJQ时，则选用1号配变的运行比较经济；反正，则选用额定容量较小的2号配变的运行比较经济。

一般而言，多台变压器的有功功率与无功功率的经济运行方式是一致的，然而在某些特定状态下，有功功率与无功功率的经济运行方式之间会产生矛盾，为解决这一问题，就需要综合考虑有功和无功最优计算的结果。因此，需要引入综合功率的经济运行概念，经计算，综合功率的临界容量为:

4 提高配变经济运行水平的一些其他措施

4.1 合理选择变压器的运行方式

对于配变而言，因为负载变动情况是影响其经济运行的最重要的因素，所以针对单台运行的配变，应考虑增设适当的小容量变压器小负载后运行；对因季节等因素所造成的周期性负载，宜配置两台不等容量的变压器进行分期运行；此外，在选择配电变压器的运行方式时，不能只考虑其运行的经济性，还要将所选运行方式对电网系统的影响考虑在内，确保配变运行方式不仅适用于所在的配送电区域，更不会对大范围的电网系统造成不利影响。

4.2 改善运行条件

配电变压器本身的能耗也是影响其经济运行的重要因素之一，针对配变的节电降耗工作需要做到以下几点:(1)在农网改造中尽量采用新型节能配电变压器；(2)给配电变压器装设无功补偿装置；(3)对配变的运行温度加以控制；(4)避免配电变压器超载运行；(5)给配电变压器安装实时监测运行状态的智能电表。

4.3 对低压线路进行改造

加大低压线路改造力度，通过对低压干线和主要分支线有两线改为四线运行，保证变压器的三相负荷平衡以尽量降低功率损失。

5 结语

总之，提高配电变压器的经济运行水平是改善配变运行效率、减少配网运行能耗的有效途径之一，也是实现电力资源可持续发展的关键所在，具有极其重要的现实意义。

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