配电变压器经济调度运行措施分析

陈东临

（国网湄洲岛供电公司，福建 莆田 351154）

配电变压器经济调度运行措施分析

陈东临

（国网湄洲岛供电公司，福建 莆田 351154）

配电变压器是电力系统中的核心设备，变压器经济运行，能够达到节能减排的效果。文章首先对变压器运行理论分析，进而提出实现变压器经济调度运行措施。

配电变压器；经济调度运行；措施

电力系统运行时会产生功率损耗，同时，系统中配电变压器数量庞大且运行周期长，所带来的损耗是不容忽视的。所以，在保障供电质量与供电安全的前提下，如何提高供电效率，减少功率损耗是配电变压器经济调度运行措施的主要方向。

1 配电变压器的经济运行分析

变压器的工作原理即电磁感应原理。即将交流电压加入一次绕组，产生交流电流，进而产生励磁作用，使铁芯中产生磁通；交变磁通同时穿过一次绕组与二次绕组，且在其中产生感应电动势；此时，接通二次外电路负载，流出交流电，从而输出电能。

配电变压器在电力系统中的经济运行可以按照无功、有功、综合功率损耗3种情况来分析。其中，功率损耗是配电变压器本身的抗阻产生的损耗和其输送电能功率的损耗之比[1]。以两台配电变压器为例进行分析。

假设两台变压器A，B，其额定容量为Sa，Sb，且Sa＞Sb，负载功率为SP。变压器的有功功率损耗为：

式中：ΔPa，ΔPb表示变压器A，B的功率损耗；Pa0，Pb0表示变压器A，B的空载功率损耗；Pak，Pbk表示变压器A，B的短路功率损耗。

如果使变压器A，B的功率损耗相等，通过式（1）（2）就可以计算出临界经济容量：

通过临界经济容量的计算可以看出，当变压器的负载功率SP＞SJP时，应选择容量较大的变压器A；相反，变压器的负载功率SP＜SJP时，选择容量较小的变压器B。

变压器的无功功率损耗为：

式（4）、式（5）均表示配电变压器空载时功率损耗。那么，两台变压器运行时的无功功率损耗为：

式中：ΔFa，ΔFb表示变压器A，B的功率损耗；Fa0，Fb0表示的是变压器A，B的空载功率损耗；Fak，Fbk表示的是变压器A，B的短路功率损耗。

计算与有功功率损耗相同，无功功率的临界经济容量是：

当变压器的负载功率SP＞SJF时，选择容量较大的变压器A；相反，变压器的负载功率SP＜SJF时，选择容量较小的变压器B。

通过比较可以得出结论：有功和无功功率损耗经济运行相同。但也会有不同，即综合功率运行情况。

配电变压器综合功率的临界经济容量为：

综合以上分析发现，负载损耗是变化的，且与变压器的负载平方成正比。为了达到最佳经济调度运行方式，在两台以上的变压器的电力系统中，配电变压器的运行要随着负载的变化而调度。变压器功率损耗与负载之间的关系如图1所示。

图1 变压器功率损耗与负载关系曲线

2 配电变压器经济调度运行措施

2.1 配电变压器运行环境改善

配电变压器运行的寿命与运行时周围的温度有很大的关系，配变电压器运行的温度超过正常温度，就会缩短寿命。另外，温度过高就会导致配变自身电阻增加，相应的负载损耗会加大。所以，对配电变压器的运行环境改善，降低电压器运行温度，不仅能够延长配电变压器的寿命，也会减少配电变压器的负载功率损耗。

2.2 提升配电变压器的功率因数

在我国现有电力系统中，一般低压电网的配电变压器功率因数偏低，导致大量电能损耗，从而影响配电变压器的经济运行。配电变压器的功率因数与其有功功率成反比关系。所以，通过减少配电变压器的容量来提升功率因数，就可以达到提高配电变压器的供电效率。

2.3 合理选型与分配配电变压器

在配变电压器选型方面，要综合技术、资金等方面考虑，以S11、S15、非晶合金等节能型配电变压器优先选择[2]。节能型配电变压器的空载功率损耗比普通的变压器降低约28%，达到了经济运行效果。

配电变压器的容量分配根据负荷的变化，达到经济调度运行的目的。比如农村电力系统，变压器负荷高峰期持续时间短，且负荷高峰较少，变压器容量分配依据最大负荷分配，就会出现“大马拉小车”现象；但是按轻负荷来分配，在用电高峰期就会导致“严重过负荷”[3]。变压器经济运行时其临界负载系数之间的关系如图2所示。为了达到经济调度运行，就要结合供电实际特性，对变压器进行合理分配。

2.4 优化配电变压器三相负荷平衡

变压器三相负荷平衡时，其负载的功率损耗为：

式中，I表示变压器二次负载相电流；R表示变压器相电阻。

三相负荷不平衡时，变压器的负载损耗为：

当变压器三相负荷不平衡达到最大程度时，即Ia=3I，Ib=Ic=0时，这时变压器的损耗是：

从中可以看出，三相负荷不平衡状态到极限时，其功率损耗是其平衡时的3倍。同理，三相负荷不平衡最大程度时，无功损耗也是平衡时的3倍。

图2 变压器经济运行的临界负载系数

在实际运行中，规定三相电流平衡度在配电变压器的出口中不能大于10%，所以，在相应的电流不平衡度在分支线路不能超过20%。因此，对电网结构要合理规划布设，还应在电网负荷端加上测试，通过对三相平衡电流的定期测量，对发现的问题做出及时处理。除此之外，通过在线监测系统对配电变压器进行长期监测，做到对配电变压器三相符合调度分配及时，保证了配电变压器的实施运行工况，起到降低节能经济消耗的目的。

2.5 采取合理无功补偿

了解到配电变压器的负荷波动性的特点，对无功补偿装置的合理增加，比如SVC或者SVG等装置，科学地选择装置分布位置。通过对装置进行变电所集中补偿和对电力负荷就地补偿等措施，来对配电变压器系统降低损耗。同时也对变压器的功率进行提高，对变压器自身运行中所消耗的功率进行降低。这样能够提高整个配电变压器的电能输出功率，从而达到节能降低消耗的效果。

3 结语

通过对配电变压器功率损耗经济容量的分析，从理论上达到对配电变压器的经济调度运行。通过提高功率因数、合理分配容量，三相负荷平衡等技术措施，达到对配电变压器经济调度运行，这对我国今后的配电网的经济运行提供借鉴。

[1]孟杰.配电变压器经济运行的理论分析与措施研究[J].农业科技与装备，2016（6）：62-63.

[2]王莉莉.配电变压器经济运行模式探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2015（7）：24-25.

[3]张云飞.浅析电网配电变压器的故障分析和预防措施[J].建筑工程技术与设计，2016（16）：2413.

Analysis of economic dispatch operation measures of distribution transformer

Chen Donglin

（National Network of Meizhou Island Power Supply Company, Putian 351154, China）

The distribution transformer is the core equipment in the power system. The economical operation of the transformer can achieve the effect of energy saving and emission reduction. Firstly, the paper analyzes the operation theory of transformer, and then puts forward to realize the economic dispatch operation measures of distribution transformer.

distribution transformer; economic dispatch operation; measures

陈东临（1990— ），男，福建莆田人，本科，助理工程师；研究方向：配电运维。