10kv配电变压器经济运行方式的可行性及经济性分析

郭翔宇

中核第七研究设计院有限公司 山西太原 030012

随着我国用电需求的逐年提高，发电量也必须再上一个台阶。但是除了强化发电能力，改进发电技术以外，在电力输送环节和点能转换环节提高经济运行方式的可行性来降低发电成本也必不可少。发电与节能相辅相成，不论是从经济角度还是从环保角度出发，通过改进10kv配电变压器经济运行方式来节约成本和降低碳排放量都是两全其美、利国利民的美谈。

1 10 kv配电变压器经济运行对于发电领域的意义

1.1 10kv配电变压器和其经济运行模式的概念

在高压变配电系统中，配电变压器是电力传输系统末端的一种关键电气设备，其具有结构简单便于维护，且性能可靠的特点，广泛应用于我国的10kv中压输电网络，由于配电变压器的数量和应用规模较大。但是，10kv配电变压器也存在负载容量不足、负载波动稳定性差、容易长时间处于轻载和空载运行的缺点，导致其配电功率损耗较大，功率因数难以满足配电指标的问题。根据相关技术部门统计，整个网络的无功功率电能损耗的40%来自于配电变压器耦合及散热损耗。因此，为了降低负载或空载状态下变压器的电能损耗，工程师和设备厂商研发人员通过设定一种低效率、低活性的“待机”工作模式，被称为经济运行模式，用来和正常工作模式以及过载运行模式相互配合使用[1]。

1.2 使用10kv配电变压器经济运行模式的意义

目前，在我国的主要城市和绝大部分地区都有电力网络的覆盖，基本上解决了长久以来用电困难的问题。但是我国仍有部分基础设施落后陈旧，自然环境恶劣的偏远地区的用电需求没有得到满足。根据国家电网官网披露消息，直到2019年我国才基本实现了县级以上城市全部通电。因此，我国的电力生产与输送工作仍然任重而道远。为了尽可能的用好电、发好电，“开源”和“节流”缺一不可。上文中提到，在我国电力网络的无功功率损耗中，在变配电环节当中损失的电能占据了相当大的比例，所以开展配电变压器经济运行节电潜力十分巨大。而使用10kv配电变压器经济运行的经济意义也就十分巨大。

2 10 kv配电变压器经济运行模式所应用到的相关技术要求

2.1 10kv配电变压器经济运行模式的工作原理

众所周知，变压器是通过电感线圈实现升压（降压）的强感性电气设备，因此，变压器在正常工作或过载模式下空载的无功功率远大于有用功，这是非线性元件的电气特性所决定的。也就是说，变压器通过切换正常工作或过载模式与经济运行模式可以实现释放空载状态下无功节电潜力。随着变压器经济运行的理论基础日渐成熟，但需要注意统一不同的计算方法和矛盾，特别是数量和容量最大的配电变压器的经济运行。

2.2 10kv配电变压器经济运行模式的实现条件

根据变压器的变电原理，工作过程必然需要克服损耗，而这些损耗主要包括负载损耗与空载损耗两大方面。其中，在电压稳定时，空载损耗作为变压器的常量参数保持不变，而负载损耗数值的变化随着配电变压器负荷量数值的变化呈现平方关。但不同配电变压器的电气性质并不完全一致，所以其负荷损耗与负载之间的特性曲线也具有一定的差异，且多台机组的联合工作负载分担的方式也是实现经济模式的方法之一。例如，两台双绕组的配电配电变压器的负荷与损耗的特性曲线呈现指数增长，而两台变压器特性曲线的交点处为其转折点。第一台配电变压器单独运行、两个配电变压器并列运行、第二台配电变压器单独运行等三种条件下的负荷和配电变压器损耗的特性曲线状态。可知在转折点处的两个配电变压器处于并列运行最经济的状态。

3 10 kv配电变压器在经济运行模式下工作所需要注意的相关事项

3.1 注意调整10kv配电变压器的负载损耗

为了保证10kv配电变压器的工作状态处于正常范围的同时，尽量降低减少无功功率损耗，可以根据负载情况来选择通过无载调压或有载调压的方式来调整其负载损耗。在采用并联分列运行方式的变压器组中，每个独立的变压器亦可以调整变压器的组网位置或全局性设置负载分布布局来实现。因为通过负载调整和变压强排列组网的调整是可以影响到其输出的电力功率。特别是对于盘活部分变压器件的冗余配额，释放其闲置输出功率存在重大利好。此外，通过积极调整变配电负载和设备组网布局也可以有效检测出变压器组当中的老化元器件，有利于设备检修和隐患的排查[2]。

3.2 注意控制多台机组联合工作时的负载容量

为了实现对多台机组联合工作时负载容量的有效控制，就必须充分了解整个变压器组的负载随时间变化的变化曲线，特别是峰值时段和谷值时段。通过利用变压器组的变载能力实现削峰填谷，来匹配变压器过载能力与负载端的供电需求。另一方面，还应该掌握在各个负载时间段内，机组内每台独立变压器的工作状态和负载分担情况，并根据每台单独变压设备的状态，在经济运行模式、正常运行模式和过载模式之间互相切换，通过对设备的“微操”来最大限度的减少损耗节约能源。这有利于了解整个变压器组的冗余负载承担能力和最大负荷，对于维护设备和保证供电设备及输电线路的安全有着积极意义。

4 结语

本文首先介绍了低压配电变压器的经济运行的基本原理与实现方法，并且通过参数分析10kV配电变压器的经济运行方式的实现条件。依据配电变压器经济运行细则确定了系统控制判据，并通过设置切换容量裕量、负荷波动的延时认可来提高系统的可靠性。并将相关技术路线做出简要说明，希望可以对电力专业其他工作者有所帮助。