变压器经济运行分析

变压器经济运行分析 摘 要：变压器技术参数是分析计算变压器经济运行的基础数据，变压器 经济运行是寻求变压器运行中降低变压器的有功功率和提高其运行效率，即降 低变压器损耗率，以及降低变压器的无功功率损耗和提高变压器电源侧的功率 因素。通过对变压器有功功率损耗和无功功率损耗即综合功率损耗的计算、分 析得出变电站变压器经济运行方式的定量计算式，继而得到变压器经济负载系 数判别式，有了这两种判别式，就可以对某一变电站的变压器进行经济运行方 式安排和负载调整，达到变压器经济运行和降低网损的目的。 关键词：变压器损耗；经济运行方式；经济负载系数 变压器是电力生产过程中的主要电器，运行变压器的总容量远远超过运行 发电机、电动机的总容量。变压器在变压和传递电功率的过程中，其自身要产 生有功功率损耗和无功功率损耗，由于变压器的总台数多，容量大，所以在发 供用电过程中变压器的电能损耗约占整个电力系统损耗的百分之三十左右。因 此，变压器经济运行是电力系统经济运行的重要环节，也是降低电力系统网损 的重要措施。变压器经济运行是在确保变压器安全运行和保证供电量的基础上 充分利用现有设备和原有资金条件下，通过择优选取变压器经济运行方式，负 载调整的优化变压器经济运行位置的优化组合以及改善变压器经济运行方式， 负载调整的优化变压器经济运行位置的优化组合以及改善变压器运行条件等技 术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损耗和提高其电源侧功率因素，所 以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。 1 变压器综合功率损耗 综合功率损耗是指变压器有功功率损耗和因其消耗无功功率使电网增加的 有功功率损耗之和。综合功率损耗也是有功功率损耗，它的提出是具有系统性 的。变压器综合功率经济运行是立足于电力系统总体最佳节电法，是既考虑有 功电量节约，又考虑无功电量节约的综合最佳，是既考虑用电单位的节电，又 考虑供电网损耗降低的系统最佳。 11 双绕组变压器综合功率损耗 双绕组变压器综合功率损耗PZ（kW）的计算式 式中：K Q无功经济当量（kWkvar）； POZ空载综合功率损耗（k W）； PKZ额定负载综合功率损耗（k W）； 平均负载系数。 KQ、P OZ、P KZ、 的计算分别为（2）式 KQPCQ POZPOKQQO PKZPKKQQK ATPTSNcos（2） 式中：PC变压器连接系统的有功功率损耗下降值（k W）； Q变压器无功功率消耗减少值（kvar）。 无功经济当量 KQ 的物理意义是：变压器每减少 1 kvar 无功功率消耗时， 引起连接系统有功功率损耗下降 kW 值，所以 KQ 值的大小和变压器在系统中的 位置直接相关。 由于开展变压器经济运行，变压器的有功功率损耗和无功功率消耗都要下 降。变压器无功功率消耗降低要引起变压器连接系统的电网有功功率损耗的降 低。因此用无功当量 KQ 来计算变压器无功功率消耗引起系统电网有功功率损耗 的降低值，从而得出变压器经济运行综合功率节约值。由于综合功率的节约是 立足于系统最佳，因此推荐以综合功率损耗最小为最佳。 22 三绕组变压器综合功率损耗 三绕组变压器综合功率损耗的稳态计算可以分别写成三侧绕组容量相等和 三侧绕组容量不等综合功率损耗PZ（kW）的二个计算式 上式中的PZ 为综合功率损耗计算式（1）和式（3）的计算结果，式中的 P 为有功功率损耗稳态计算式（1）的计算结果。 变压器经济运行方式的优化计算分别考虑有功功率损耗最小、无功功率消 耗最小和综合功率损耗最小的三种情况。如用户节约有功电量为主，则应按有 功功率经济运行进行优化；如两者兼顾或者以降低系统线损为主，则应按综合 功率经济运行进行优化。 2 变压器经济运行分析 21 变压器间技术特性优劣的分析和计算 变压器的功率损耗和损耗率的负载特性曲线称为变压器的技术特性，因此 变压器技术特性是反应变压器技术参数和工况负载的特性。 变压器技术特性优劣的判定是变压器经济运行的基础，其标准是，在相同 负载条件下，损耗小者为优，损耗大才为劣，在有些情况下可以直观地区分变 压器技术特性的优劣，但在有些情况下特别是对容量不同的变压器，其技术特 性的优劣需要经过判定公式计算后才能确定。双绕组变压器和三绕组变压器技 术特性优劣的判定原则相同。下面对双绕组进行分析。 若有变压器 A 和 B 两台容量相同的变压器，其参数分别为 变压器 A 和 B 之间，技术特性优劣判定的临界负载功率 ja，此时变压器 A 的技术特性明显优于变压器 B。 当 POZAP OZB及 PKZAP KZB且 POZAP KZAP OZBP KZB时，解得 SLZS N，此时 当 SS LZ时，变压器 A 的技术特性优于变压器 B，当 SS LZ时变压器已过载。 当 POZAP OZB及 PKZAP KZB且 POZAP KZAP OZBP KZB时，解得 SLZS N，此时 当 SS LZ时，变压器 A 的技术特性优于变压器 B，当 SS LZ时变压器 B 的技术 特性优于变压器 A。 当 POZAP OZB及 PKZAP KZB，解得 SLZ0，此时变压器 A 的技术特性优于变 压器 B。 当 POZAP OZB及 PKZAP KZB，解得 SLZ（不定式），此时变压器 A 的技 术特性优于变压器 B。 当 POZAP OZB及 PKZAP KZB，解得 SZL= ，此时变压器 A 和 B 的技术特性完 全相同。 综上所述，从运行方式来分，1）当 0S LZ1 时，当，SS LZ时 POZ小的变 压器运行好，当 SS LZ时 POZ大的变压器运行好，2）当 SLZja，1，0，时，在任何负载（不超载）条件下，都是 POZ小的变 压器优于 POZ大的变压器（当 POZ相等时 PKZ小的变压器优于 PKZ大的变压器）。 南充电网河东变电所有两台容量为 20 000 kVA 的变压器，其参数分别为： POA2208 kW，P KA93kW，I OA045，U KA106，P OB207，K KB131 kW，试判别这两台变压器间技术特性的优劣。 解：首先由前式计算出有功临界负载功率 由于 SLPS N，那么按临界负载功率判定时，当 S（S r）S LP（4702kVA）应 为空载损耗小的变压器 B 运行，当 S（S r）SLP（4702kVA）则应为空载损耗大 的变压器 A 运行，这相当于上述分析中的第 3 种情况。 22 变电站变压器的经济运行 南充电网中，大部分变电站均安装有两台变压器，且均为变压相同，短路 电压接近，容量比未超过 31 下相对容量相同，短路电压接近和容量不同，短 路电压接近的两台并列运行的变压器的经济运行进行分析。 容量相同，短路电压相接近的两台变压器并列经济运行方式。 设变电站有两台变压器 A 和 B，假若变压器 A 单台运行按经济运行条件， 试求在什么负载条件下，投运变压器 B，即 A、B 两台变压器有什么情况时并列 运行。 当变压器 A 单独运行和变压器 A、B 并列运行，其综合损耗和计算式分别为 令 PZAP ZB，对式（6）、（7）联系求解可得出一台和两台变压器运行方式 间综合功率临界负载功率 时，则当 SS LZAA B时单台变压器 A 运行经济，当 SS LZAA B时，两台变压器 的并列运行经济。 （2）当 POZB3 P KZAP KZB4，即 SLZAA BS N时，这种情况说明只有变压 器满载后，投运变压器 B 并列运行经济。 容量不同，短路电压相接近的变压器并列经济运行方式。 变压器容量不同，短路电压相接近，在变压器并列运行时，其间负载是按 容量成比例进行分配的。 设变电站有容量不同的变压器 A 和 B，则变压器 A 单独运行与变压器 A、B 并列运行的综合功率损耗 令PZAPOZAB 时，（8）式（9）式联系求解可得出综合功率临界负载功 率 对（10）式分析判定相似于变压器容量相同的分析判定，亦有两种情况。 23 变压器经济负载系数 变压器在运行中，其自身的有功损耗率和无功消耗率都是随着负载的变化 而发生非线性变化在其线性曲线中，终存在着一个最低点，有功损耗率，低点 的负载系数为有功经济负载系数，无功消耗最低点的负载系数为无功经济负载 系数，变压器经济负载系数是理论上的经济运行点。 （1）单台变压器的经济负载系数 短路电压相接近的多台变压器并列运行的经济负载系数。 并列运行变压器短路阻抗相接近的具体条件是，变压器间短路阻抗的差值 式中：U KM变压器最大短路阻抗的百分数 UKX变压器最小短路阻抗的百分数 U KP并列运行方式中全部变压器短路电压百分数的算术平均值 NjZN 台变压器并列运行时的综合功率经济负载系数 （2）短路电压相差较大时，多台变压器并列运行 3 结论 （1）变压器在有功经济负载系数条件下，其有功损耗率最低即效