变压器在电力系统的使用数量是相当大的, 一般从发电、输电、配电、用电的整个流程来说, 电能从发电厂输出到用户使用共需3至5次变压。而配电变压器是电力系统的末级变压器, 这种变压器在城市和农村电力网中的数量非常巨大, 其损耗占全网损耗的20%左右。因此, 通过各种技术措施, 提高配电变压器的运行水平, 加强配电变压器经济管理, 不断降低电能损耗, 实现节能目的, 不仅具有重大的经济意义, 而且也符合当前“节能减排”工作的需要。
1 配电变压器运行参数
1.1 变压器在运行中产生的损耗主要包括两部分
一是空载损耗, 即变压器铁损, 主要产生在铁芯等部位, 其中以励磁损耗为主要成分, 涡流损耗为次要成分。其不随所带负荷大小的变化而变化, 在任何负荷下都保持一固定数值, 所以又称为固定损耗。通常用△Po表示。一是负载损耗, 即变压器铜损, 主要产生在线圈中。其随着所带负荷大小的变化而变化, 又称为可变损耗。通常用△Pf表示, 计算公式为:△Pf=△Pk (I/Ie) 2其中:△Pk为变压器的短路损耗, 一般在变压器的铭牌上标示出;I为实际负荷电流;Ie为额定电流。
1.2 变压器的负载率
变压器的实际负荷值对变压器的额定负荷值的比值, 即为变压器的负载率。通常以β表示, 即β=I/Ie=S/Se=P/Pe显然, 当β=0时, 变压器处于空载运行;当β=1时, 变压器处于满载运行;当β>1时, 变压器处于超载运行;0<β<1时, 变压器处于正常负载运行。
1.3 变压器的功耗率
即变压器的总损耗对输入功率的比值, 通常以△P%表示, △P%=△P∑/P1×100%= (△Po+△Pf) /P1×100%, 进一步可以表示为:△P%= (△Po+β2△Pk) / (△Po+β2△Pk+βSecosφ2) 其中:Se为变压器的额定容量;cosφ2为变压器负荷功率因数;P1为变压器输入功率。
1.4 变压器的经济运行
所谓变压器的经济运行, 是指变压器在运行中, 它所带的负荷在通过调整之后达到某一合理值;此时, 变压器的负载率达到合理值, 而变压器的电功率损耗率达到最低值, 效率达到最高值。变压器的这一运行状态, 就是经济运行状态, 在该运行状态下最节能。
2 母子变经济运行方式
所谓母子变的运行方式是设置容量不等的大小两台变压器, 容量大的称为“母变”, 容量小的称为“子变”。当负载轻时, 只有子变投入运行;负载增加后, 停运子变, 母变投入运行;如果负载增加很大, 超过母变经济运行区时, 母子变全部投入运行。
2.1 母子变压器在运行中的功率损耗
由于母子变压器是两台容量大小不同的变压器, 所以运行方式有三种:一是小负荷用电投子变;二是重负荷用电投母变;三是大负荷用电母子变都投入运行。三种不同方式运行下的功率损耗分别为:
上述公式中:△P1、△P2、△P1-2分别为单独子变运行、单独母变运行、母子变同时运行时的功率损耗;△Po1、△Pk1分别为子变的空载损耗、短路损耗;△Po2、△Pk2分别为母变的空载损耗、短路损耗;S为三种方式运行下实际负荷使用容量;Se1、Se2分别为子、母变的额定容量。
2.2 经济运行的临界容量
根据2.1中所述的三个公式, 可以将△P1、△P2、△P1-2表示为实际负荷S的函数, 即△P1=f (S) (1) 、△P2=f (S) (2) 、△P1-2=f (S) (3) 。
联立函数 (1) 、 (2) , 求得一个适当的S值, 在该值处子变和母变运行方式下的功率损耗相等, 该S值即为子变和母变各自单独运行方式的经济运行临界容量, 不妨设为SLP1。
联立函数 (2) 、 (3) , 也可以求得一个适当的S值, 在该值处母变和母子变运行方式下的功率损耗相等, 该S值即为母变单独运行和母子变同时运行方式的经济运行临界容量, 不妨设为SLP2。
3 结语
母子变压器供电方式适用于对供电连续性要求较高和随月份用电负荷变化较大的企业用电负荷, 需要定期对所用负荷进行测量, 并与临界容量进行对比, 来判断用电负荷处于何种范围, 进而决定投入何种容量的变压器, 使不同运行方式放均处于经济运行状态。当用电负荷低于子变与母变经济运行临界容量时仅投入子变运行, 当用电负荷高于子变与母变经济运行临界容量、低于母子变经济运行临界容量时仅投入母变运行, 当用电负荷高于母子变经济运行临界容量时同时投入母、子变运行, 提高设备利用率, 实现节能减排的目标。
摘要：10k V配电变压器在我国电力系统中广泛使用, 其损耗占全网损耗的20%左右, 通过10k V配电变压器经济运行方式的研究, 采取各种技术措施, 提高配电变压器的运行水平, 加强配电变压器经济管理, 不断降低电能损耗, 实现节能目的, 不仅具有重大的经济意义, 而且也符合当前“节能减排”工作的需要。本文重点通过对母子变的经济运行方式进行定量分析, 计算得出子母变的经济运行方式下的临界容量, 从而根据实际负荷与临界容量的对比, 决定采用单独运行子变、母变或母子变同时运行的方式。
关键词：配电变压器,母子变,经济运行,临界容量