电能替代背景下配电网有载调压变压器降损方法

殷明凯

摘 要：在我国城市电力配电站全网采用电能转换替代后的场景下，通过设计试验数据分析设计结果得以可知，电能转换替代后城市配电网中具有载荷的调压器和变压器降损用电的正负荷效率较高，降损用电效果较好。文章以有载直流调压电源变压器系统的结构为基础，分析了配电网有载直流调压电源变压器系统降容调损的原理，研究确定了根据供电变压器系统能耗与调容变压器负载的波动关系，得出变压器调容负载与能耗损耗之间的区域误差，选取最优化的运行控制方式，实现电力配电网采用有载直流调压供电变压器调容降损。

关键词：电能资源替代;电力配套与电网;电能有效负载调节电压专用变压器;电能降损

中图分类号：TM421文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.015

为有效减少新型城市污染，建设可持续发展型的城市智慧经济，我国政府提出了有关使用电能技术替代的初始政策，促进企业使用现代绿色清洁能源技术代替大气污染清洁能源，以减少CO2、SO2等大气污染化学物质的大量排放，构建一个绿色能源发展智慧城市[1]。

根据国内外关于电力配电网络的有载负荷调压电力变压器的相关研究发现，长期经济效益与变压器负荷容量特性大小之间往往存在一定的关系，进而验证电力系统负荷调压特性大小对变压器正常运行的长期经济效益是否有影响。配电网中的电能驱动损耗问题研究对我国社会经济发展进程具有重要研究意义，但目前未见任何有相关文献深入研究阐述电能损耗替代下的城市郊区配电网中所有载荷的调容以及配电改变的总体规划设计问题。

1 配电网有载调压变压器调容原理

配电网安装有载直流变压器有着复杂的组成部分，包括直流变压器、调容控制开关、智能控制器三部分。在配电网中，有载直流调压专用变压器磁带结构中的磁带芯片为双层叠片磁带磁芯流结构，通过整体流形成阶梯式磁路流结构。斜直接头，以扩大全斜接头的流通面积，降低磁道阻力。机械式直流电容电压开关的基本电路结构是为了避免开关卡死电同时发生，在切断电源或全功率切换过程中不会产生电弧。将此时设置的调节阈值与所有调节容量实时负载通量阈值进行比较，输出所有调节通量，以调整此时实时容量控制开关发出的所有调节通量指令。设置电流容量自动控制切换额定电流峰值，保证交流变压器的稳定时序性[2]。

2 配电网有载调压变压器动态降损

为减少配电网中有载调压变压的能耗损失，技術人员往往会把变压器负载与系统负载进行科学的分配，可以在很大程度上减少能耗，也可以提高配电网的效率。然而，变压器负载调节进行的本身也在进行能耗的损失，只是能耗损失的量相对较低。

因此，如果电源材料发生变化，变压器中的能量输出损耗可能会随着电源负载温度的变化而发生很大的变化。一旦过载负载不断增加，壳体材料的过载能量就会大量消耗，因此，变压器的效率误差会逐渐出现随着过载负载的增加而大幅度下降的正常现象。当直流变压器的效率达到设定的电压阈值时，整个直流变压器的效率可能会保持稳定。根据以上技术内容，可通过设计实现有载荷无调压方式变压器最优化的运行控制方式[3]。

在模拟实验分析结果中，负荷输出功率点的输出点上产生了几个偶然负荷功率输出点，该功率点可能是由于受到外界环境因素等的影响，从而出现了异常负荷功率输出点，由于其异常数量极少，不利于影响模拟实验分析结果，所以在此次模拟实验中不需要加以分析。

3 综合分析整体实验结果

3.1 分析单个变压器损耗效果

为了采取有效的方法对变压器进行有效的节能降损，通过试验对比单个变压器的损耗可以发现，在构建过程中要选择具有高度针对性的解决方法，其试验能够应用遗传算法节能损耗方式，并将其方式与本研究所用的方法对比，对于我国某地区配电网中的不同类型的有载调节变压器进行节能控制，详细分析控制结果。在选择具体的配电网变压电容量的过程中，需要满足一定条件，对其油耗率小、能源消耗小等诸多条件进行分析，在此过程中，变压器中的容量与供电范围需要相符。在实际应用过程当中，在经济基础之上，需要对变压器进行更具针对性的选择，并且在此基础之上进行优化。需要对机器折旧以及设施投资等诸多因素进行综合考量，并对能耗情况进行具体化的分析。在研究过程中可以发现，此次所应用的变压器节能降损方式的有效性相对较高。

3.2 分析相同电力网络经济指标效果

在具体使用过程中，主要对比本研究方法与遗传方法，在其变压器容量在50 kV～800 kV的背景之下，对其进行技能降损工作，可以发现变压器容量在具体上升时，通过两种方法的变压器电费及其运营成本费用将逐步提升，但在投资回收期，则存在一定程度的限时下降。同时，本方法的应用过程中，在对变压器进行控制时，对不同经济运行指标进行计算可以发现，该种模式与遗传方法相比应用优势明显[4]。

3.3 分析不同变压器所有的节能效果

通过研究可以发现，此次研究所用的方法与遗传方法相比，有用功相对较高，并且其自身所产生的无用功减少近70 kW，而由此也使得每年在发展过程中能够节约2 955万元左右，在一定程度上有效缩短其投资回收期。此外，在具体使用过程中负荷功率输出产生了部分功率点，而该点在构建过程中，由于外界因素影响出现异常点，其自身数量相对较低，因此不对实验结果产生影响。由此，在实验中并不加以分析，而其电采暖在电能替代之后，负荷功率时间为50 s前始终高于300 kW，而在170 s之后，其自身电能代替后负荷功率高于250 kW。在50 s～170 s之间的电能代替后负荷功率在150 kW～200 kW的范围内波动。而电采暖在电能替代负荷功率构建过程中始终低于200 kW。

在煤改电之前，整体用电负荷为居民负荷，其自身最大负荷在季节变化过程中会存在一定程度的现实波动。在煤改电之后，其自身油电采暖进行供电以及供电时段高峰值的负荷值大幅度的上升。在时间增加的过程中，整体电锅炉负荷功率在电能替代前后均维持不变的现实状态，在电能替代之后，负荷功率会维持在300 kW左右，而在整体电能替代之前，负荷功率始终维持在160 kW左右。在改造之前，电锅炉的用电负荷主要包含场内的电力设备。在改造之后，场内的电锅炉的运行时间相对较长，并且以此使得整体电负荷不断上升。在电能替代的背景之下，对配电网的有在调压变压器进行电能替代之后，其自身所有的电力负荷相对较高，由此也证实该种降损方法拥有的降损效果较为优质[5]。

4 结语

在我国城市配电网全网被电能转换替代的场景下，从设计测试数据分析可以看出，城市配电网中负载调节器和变压器的正负载效率更高，更换电能转换后降低功率损耗效果更好。文章针对当前电能可以替代前接后配动力电网应用有载自动调压直流变压器需要应用的电点高和负荷低的实际问题，提出了当前电能可以替代的大背景下的配电网应用有载自动调压直流變压器负荷降损设计方法。根据无限有载电流调容用电配流改变用电损耗计量关系原理推导，并给出有限负载电流调容用电配变计算依据，有效率地解决了大型单班制作业用电车间企业额外分配电能输出损耗大的用电现象。文章以变压器有载直流电源系统的结构为基础，分析了配电网变压器有载直流电源系统损耗降低原理，研究确定了根据供电变压器系统能耗和可调容量变压器负载波动关系，得出变压器可调电容器负载与能量损耗面积误差有关，选择最优运行控制方式，实现配电网有载直流调压电源变压器的容量调整和损耗降低。

参考文献

[1] 凌松，张莹.10kV配电网的有载调压变压器节能降损方法研究[J].变压器，2017，54（12）：39-43.

[2] 王维洲，汤红卫，刘福潮，等.A+～E类区域配电网降损潜力评估模型研究[J].电力科学与技术学报，2018，33（2）：59-65.

[3] 曹畴，刘畅，李欣宁.含电力电子变压器的配电网潮流交替迭代算法[J].电工电能新技术，2018，37（7）：41-50.

[4] 黄荣红，王艳君，白杰.配电网中电动汽车充放电策略的优化研究[J].河北农业大学学报，2018，41（1）：122-127.

[5] 杨雨瑶，张勇军，林国营，等.含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化[J].电力系统保护与控制，2018，46（22）：39-46.