10kV配电变压器经济运行方式
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摘要：随着我国经济的发展与进步，对于电力能源的需求也越来越大，电力工程的规模也越来越大。电力系统配电变压器在运行的过程中如果长期处于空载状态或者是轻载状态，会导致变压器的损耗增大，造成不必要的电力能源损耗。为了降低电力系统变压器的运行中的能源损耗，需要针对配电变压器的运行方式进行全面深入的研究，降低系统中的能源损耗，节能电力能源，实现变压器的经济运行。
1我国配电变压器的使用情况分析
变压器是电力系统中十分重要的一种设备，其直接关系着电力系统的运行状况。配电变压器通常位于电力系统的末端网络，起着电能传输、调控以及分配的作用。在电力系统中，配电变压器的数量很大，其有效的确保了我国电力系统的长期稳定运行。配电变压器在运行的过程中会产生一定的能源损耗，其具体分为有功损耗以及无功损耗，这两种损耗方式消耗了大量的电力能源，造成了十分严重的经济损失。我国电网根据相应的标准使用的变压器主要有以下几种规格：10kV以下、10kV或者是35kV。电力系统在运行的过程中因为配电变压器而产生的能源损耗极大，通常情况下，配电变压器的能源损耗主要来源于变压器空载、轻载以及线圈线损等。对于配电变压器造成的能源损耗问题，最大的解决方法使更换新型的低能耗配电变压器，但是我国电网的分布较广，最主要的10kV配电网中使用了大量的老式配电变压器，需要投入大量的资金，并且会对于大范围内的电力能源供应产生影响。此外国内一些电力企业在进行电力工程项目施工的过程中，为了降低项目的施工成本，选用了老式的配电变压器，这样看似能够降低项目的施工成本，但是在项目投入使用后因为变压器造成的能源消耗反而会不断积累增加，长期以往，会给电力企业带来极大的经济损失。一部分电力企业在项目施工的过程中只重视项目的施工技术，想要通过一次性的经济投资来降低后期的投入，施工单位认为使用的是性能先进的设备，因此在后期忽视了对于变压器的定期养护与保养，导致了变压器性能不断下降。
2影响变压器的经济运行的主要因素
变压器在运行的过程中其系统中的电压、温度以及三项负荷之间的状态将会影响到变压器的内部能源损耗，除此之外，变压器的负载状态也会对变压器的能源损耗产生影响。变压器运行的过程中，其主要的电压损耗是变压器的有功损耗，其具体的损耗量与变压器的电压的二次方成正比例关系，因此在变压器运行的过程中，加强对变压器内部电压的控制能够有效的降低变压器的有功损耗值。除了用功损耗以外，变压器运行的过程中还会产生一定的无功损耗。针对变压器的无功损耗，在运行的过程中应当对额定短路电压以及负荷电流大小的控制，进一步降低电压器中的无功损耗值。对于变压器中的符合功率，在变压器运行的过程中会伴随着电路供电能力的变化而发生相应的改变。也就是说当电网的功率因素降低时，电路中设备的供电能力也会随之发生相应的下降，并且还会导致电网中的电压发生频繁的波动，进而导致电路中的电能损耗量进一步增加。针对变压器的三项负荷平衡而言，在变压器的三项负载完全平衡状态下，其产生的电能损耗将会是最低的，一旦变压器的三相负荷发生变化，那么变压器的整体平衡也会发生相应的改变，导致电路中的电能损耗进一步的增加。此外，变压器电路中的能源损耗也会随着变压器的电路温度变化而发生相应的改变，在研究中发现，每当变压器降低一个单位的温度那么变压器的负荷损耗的电能就会降低0.3%左右。
3变压器的电能损耗试验分析
变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。两个绕组只有磁耦合没电连接。在一次绕组中施加交变电压，交变电压产生交变电流，交变电流产生交链一、二次绕组的交变磁通准，在一次和二次绕组中分别感应出电动势E1、E2。理想变压器的绕组电阻为零，有：E1=-U1，E2=-U2假设一次和二次线圈的匝数分别为N1和N2，一次和二次绕组铰链的磁链分别为Ψ1和Ψ2，根据电磁感应定律，下述方程组成立：U1=-E1=-dΨ1/dt=d（N1准）/dt=N1d准/dt（1）U2=-E2=-dΨ2/dt=d（N2准）/dt=N2d准/dt（2）式（1）除以式（2），可得：U1/U2=N1/N2（3）理想变压器效率等于1，一次与二次绕组之间在能量传输过程中没有损耗，可知：U1I1=U2I2联立式（3）可得：I1/I2=N2/N1（4）式（3）除以式（4），可得：（U1/I1）/（U2/I2）=（N1/N2）2U1/I1及U2/I2分别为一次和二次绕组的阻抗，分别记为Z1和Z2，则：Z1/Z2=（N1/N2）2（5）（3）、（4）、（5）三式分别表示了理想变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系。变压器效率用η表示，变压器的负荷率用β表示，变压器效率特性曲线如图1所示。根据变压器效率特性曲线分析可以发现，当空载时输出功率为零，所以变压器效率η=0。负载较小时，铁损耗相对较大，变压器效率η较低。负载增加，变压器效率η亦随之增加。超过某一负载时，因铜耗占的正例增大，变压器效率η反而降低。由此可以得出：β=S/SN，S为实际运行负荷，SN为额定负荷。可以证明：PCu=PFE=β2PCuN时，变压器的效率最高。此时，βm=√（PFE/PCuN）。记输入功率和输出功率分别为P1和P2，变压器的二次侧运行功率因数为cos准2，则：η=P2/P1=（P1-PFe-PCu）/P1=1-（PFe+PCu）/（P2+PFe+PCu）=1-（PFe+β2PCuN）/（βSNcos准2+PFe+β2PCuN）变压器最大效率计算公式如下：ηm=1-2PFe/（βmSNcos准2+2PFe）。
4变压器的经济运行方式
在配电变压器运行的过程中为了降低变压器的运输功耗，根据计算分析得出的综合损耗比进行了相应的设计，提出了变压器的经济运行方式，借助负载波动的延时认可以及设置切换进行负载容量的切换，从而确保了容量的充足，进一步降低了电能的损耗。为了尽量的降低变压器的电能损耗，在进行变电站的设计建筑时，施工人员应当尽量采用并联运行的方式来进行设计，通过并联运行能够有效的降低线路中的能源消耗，并且提高系统运行的经济性与可靠性。在并联运行下，变压器内的负荷能够实现动态的分布，从而有效的降低系统电路中的能源损耗。在进行并联运行设计的过程中，设计人员必须要充分的考虑电路负荷大小，根据具体的符合设计电路运行方式，避免电路的超负荷运行。在设计的过程中，如果并联变压器容量相同，那么在进行综合功率损耗的计算时可以用下列公式进行计算：P=P0+（N/2SN）2PN在这其中，P0指的是变压器的空载损耗，而N指的是变压器的负荷大小，SN指的是变压器的额定容量大小，PN指的是变压器的额定负载综合损耗。在计算的过程中应用这一公式能够准确的计算出每个并联变压器的负荷大小，并且能够有效的选择不同变压器的运行方式。如果并联的变压器之间容量大小不同，那么在进行变压器的运行方式控制时必须要经过全面的计算与分析，并且科学的进行分配。变压器经济运行是在确保变压器安全稳定运行和保证供电电能质量的基础上，充分利用现有设备和资金，通过合理选择变压器的型号和容量，择优选取变压器经济运行方式以及改善变压器运行条件等技术措施，达到减损降耗，节约电能并延长变压器使用寿命的目的。变压器是一种用途非常广泛的用电设备，涉及到整个社会各个行业。目前变压器处在一个较快的更新换代时期，有大量的不同型号的新旧变压器在运行中，由于资金观念等方面的原因，这种现象还将持续一个较长的时期。目前在对配电网改造项目中，很重视对现有高耗能变压器进行更新与改造，开发节能系列变压器及实行经济调度，提高变压器运行效率，实现经济运行等。根据经济负载率合理分配配电变压器的经济容量则是其中一项重要的节能措施。
5结语
在变压器运行的过程中其内部的电能损耗会造成十分严重的经济损失，在进行变压器运行状态的控制时设计人员应当根据其具体的符合大小选择合适的运行状态，控制好变压器的运行方式，将变压器的电能损耗降到最低。通常情况下在进行电力工程项目施工设计的过程中，设计人员应当尽量选择低功耗的变压器，这样能够有效的降低线路中的电压器运行功耗，从根本上解决变压器运行功耗过大的问题，实现配电网变压器的经济运行。
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作者：黄正富 单位：中国南方电网丽江供电局宁蒗供电有限公司
