（电力系统及其自动化专业论文）变压器经济运行实用化方法的研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h el o s so f p o w e rt r a n s f o r m e r sa c c o u n t sf o rm a j o rp r o p o r t i o ni nt h el o s so ft h ep o w e rs y s t e m ， s oo n eo f t h ee f f e c t i v em e a s u r et or e d u c el o s sa n ds a v ee n e r g yi st or e a l i z ee c o n o m i co p e r a t i o no f t h et r a n s f o r m e r b u tf r o mt h ep r e s e n ts t a t u si nt h i sf i e l d ，h o wt oe f f e c t i v e l yr e a l i z ee c o n o m i c o p e r a t i o no f t h et r a n s f o r m e rh a sn o tb e e ns e t t l e dv e r yw e l l t h i sd i s s e r t a t i o nc h i e f l ys t u d i e sh o wt o e f f e c t i v e l yr e a l i z ee c o n o m i co p e r a t i o no ft h et r a n s f o r m e rb a s e do nt h ee x i s t i n gs c a d as y s t e n l a n de q u i p m e n t so f t h ed i s t r i c tp o w e rn e t w o r k t h ep r i n c i p a lw o r ki sa sf o l l o w i n g ： f i r s t l y , s o m eb a s i ci s s u e so fe c o n o m i co p e r a t i o no ft h et r a n s f o r m e ra r ea n a l y z e & f o c u s i n go n c a l c u l a t i n gt h ee c o n o m i cl o a dc o e f f i c i e n t ，c a r v i n gu pt h er r m m i n ga r e ao ft h et r a n s f o r m e r , d e t e r m i n i n gt h eq u a l i t yb e t w e e nt r a n s f o r m e r s ，a n dc o n f i r m i n ge c o n o m i co p e r a t i o nm o d eo f t r a n s f o r m e r si nt h ep a r a l l e lo rd i v i d e dr u n n i n gp a t t e r n s e c o n d l y , am e t h o db a s e do ns c a d a t or e v i s et h ep a r a m e t e ro ft r a n s f o r m e r si sp r o p o s e d ，i n w h i c ht h ed a t ai so b t a i n e df r o mt h es u b s t a t i o ns c a d as y s t e ma n di sp r o c = e s s e db yl e a s t o r t h o g o n a ls q u a r em e t h o d ，t h e nt h ef i t t i n gc a l c u l a t i o no f t h ew r v e i sp e r f o r m e d ，f m a l l yt h ea c t u a l p a r a m e t e r so f t h et r a n s f o r m e rc a nb ed e r i v e da n di tc a nb eu s e da st h eb a s i cd a t af o rt h ee c o n o m i c o p e r a t i o no f t h et r a n s f o r m e r t h i r d l y , as h o r t - t e r ml o a df o r e c a s t i n gm e t h o db a s e do na n nf a r t i f i c i a ln e u r a l n e t w o r k ) i sp r o p o s e d ，a st h el o a df l u c t u a t e sf r e q u e n t l yi ns o m es u b s t a t i o n s a n dt h e r e a l - t i m ed a t ai sa c c o r d i n gt ot h er e s u l to f t h es h o r t t e r ml o a df o r e c a s t i n g a tl a s t ，t h eo p t i m a ls w i t c h - o n o f ft i m ec a nb ed e t e r m i n e de v e n t u a l l yb yt h ep r o p o s e db o t h t i m e - i n t e r v a lc o n t r o lm e t h o da n df u z z yd e c i s i o n t h er e s u l to fs i m u l a t i o ns h o w st h a tt h et w o m e t h o dt i r ea l s oe f f e c t i v e b u tt h ef u z z yd e c i s i o ni se a s yt oa p p l yi np r a c t i c e k e y w o r d ：e c o n o m i c 唧馓t l o no fp o w e rt r a n s f o r m e r , p a r a m e t e rr e v i s i n g ，s h o r t - t e a ml o a d f o r e c a s t i n g ，t h es w i t o h - o n o f f t i m e 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：主查奎口6 年年月，日 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期 刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文 档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允 许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河 海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：查堑女圭d 6年4 月 目 第一章绪论 第一章绪论 1 o 引言叶3 】 中华人民共和国节约能源法中提出了“节能是国家发展经济的一项长远战略方针” 的号召，这对于自己建成运行和正在规划设计的配电网络如何实现优化、经济的目标是一个 强有力的奋斗动力。纵观近几年国家重点对城、乡电网改造的大力扶持，重新调整网架结 构，对老旧设备进行技术改造、加大新电源、新变电站和新线路的建设及资金投 ，目的是 形成个比较合理、优化的电力网络，让其发挥优化运行的最佳效能，创造更大的经济和社 会效益。 自彦源是人类赖以生存的物质基础，是社会发展和经济繁荣的动力。随着国民经济的发展 和人们生活水平的提高，能源资源的有限和能源资源的逐日消耗越来越被 们所关注。节约 能源具有更深远的历史意义。电力是一种使用方便的优质二次能源。变压器是应用广泛的电 气设备之一。 一般来说，从发电、供电一直至岍j 电需要经过3 5 次变压过程，因此变压器不仅总台 数远远超过发电机的总台数，而且运行中的总容量也远远超过发电机的总容量。资料表明， 变压器在变压和传递功率的过程中，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、总容量大，在电力系统的各种主要电气设备( 包括发电机、变压器、电力线 路、电动机等) 中，变压器总的电能损耗已约占发电量的1 0 左右、约占电力系统线损的 5 a 蕴右，而在农电系统中要占到6 0 7 0 。据统计，在全国范围内，每年变压器总的经济 损耗达1 0 0 0 多亿姗m ，相当于一个较大电力系统的发电量。因此，设法降低变压器电能损 耗，已成为变压器制造厂商和发、供、用电部门共同关注的问题。 降低变压器电能损耗的主要途径首先是对高能耗变压器进行更新与改造、开发节能变压 器以降低变压器自身的总损耗，再者就是实行变压器的经济运行以提高变压器的运行效率。 前凡年，经过全国上下的农村电网改造工程，供、用电部门已经基本上更换了陈旧的高能耗 变压器。但目前我国大部分供、用电单位的变压器仍在自然状态下运行，没有采用经济运行 方式。导致这现象的原因不仅在于不正确的传统观念影响，也在于不合理的变压器容量电 价制度的制约。根据些实例和多方面的科学分析1 4 1 2 5 。2 8 1 ，如全面开展变压器经济运行， 至少可以节约总用电量的i 以上。全面推行变压器经济运行，不用投资或只用少量投资， 全国每年就可以节电1 0 0 多亿k w h 的电量。因此，开展变压器经济运行具有极其重要现实 意义。 近几年我国高能耗行业发展过于迅速，能源问题尤其是电力供应出现了短缺局面，不同 程度的拉闸限电在全国二十多个省市卷士重来。为解决电力紧张的问题，除了国家加大电源 澜海太学硬士学位论文 建设的速度外，搞好电力系统的经济运行也是及其重要的一项工作。开展变压器经济运行是 实现电力系统经济运行的重要环节，是节约电能的一个重要手段。因此开展变压器经济运行 的研究非常必要。 1 1 国内外现状、水平及发展趋势： 在变压器经济运行方面，我国开展得比较早，取得了许多成果，研究成果居世界领先地 位。根据择优选取变压器和最佳运行方式的一套完整的理论计算方法，制定了相应的技术标 准工矿企业电力变压器经济运行导则，规范了电力变压器经济运行方式的选择、计算和 管理。该导则规定：装有备用变压器的用电单位，应优先选择功率损耗小的变压器投入运 行；有多台变压器并列运行的变电所，应按负载变化规律，选择最佳组合方式运行；在安 全、经济、合理的条件下，通过调整负载，提高负荷率，提高功率因数，使变压器在经济运 行区盼纯遴运行段内工作；在技术经济可行的条件下，采取调换、更新或改造变压器等办 法，使变压器经济运行。有关变压器经济运行问题，沈阳工业大学成立了变压器经济运行研 究所，胡景生教授级高工就变压器经济运行方式进行了系统的理论分析，并著有变压器经 济运行专著。大量的现场运行实例证实了变压器经济运行是一种经济实用的节电手段。 1 2 目前存在的问题： 2 0 多年来，尽管我国些地区在开展变压器经济运行工作，但由于人们普遍存在的一 些错误观点和做法，导致仍然存在着不同程度的变压器低效运行问题，节电效果并不明显。 主要表现在： ( 1 ) 凡是一台变压器能承担的负载，就不用两台运行； ( 2 ) 凡是小容量变压器能承担的负载，就不用大容量变压器运行： ( 3 ) 长期以来都是以交压器容量的利用率来判定变压器过轻负载( 俗称“大马拉 小车”) ； ( 4 ) 认为变压器是高效能的设备，开展经济运行无潜力可挖； ( 5 ) 认为变压器的利用率越高，变压器损耗的电能就越小( 即效率越高) 。 这些观点和做法，不仅没有达到变压器经济运行的目的，反而造成了电能浪费。有些单 位虽然逐步用科学理论改变误把浪费当节约的陈旧观念和习惯做法，但是开展的经济运行工 作多是基于手工计算。手工计算不仅难度大，耗时多，而且效率很低。自从微机出现以后， 把微机用于实时监测和控制可以充分发挥微机的功能和优势，完成了一些传统的装置所无法 实现的困难任务。近几年，基于变压器经济运行的计算软件也涌现出很多的版本，对确定变 第一章绪论 压器的经济运行方式发挥了很大的作用。但是这些软件许多都是对变压器的历史运行数据进 行分析计算，这对于一些负荷波动较大或变压器台数多的变电站，数据采集选择的偶然性很 大，不利于进行正确的分析和判定。另外，这些软件多是进行离线计算的，确定的变压器运 行需经运行方式部门下达给调度部门，再由调度员下令变电站进行变压器的操作，计算结果 不能得到及时的执行，并且由于变电运行人员的频繁操作，容易出现误操作，影响电力系统 的安全运行。 基于以上原因，研究及设计一种变压器经济运行的实时控制方法对电力系统中的变压器 经济运行是非常必要的。该系统应能根据实时采集到的变电所内所有变压器的相关数据，进 行有功、无功及其损耗的计算分析判断，选择变压器经济运行方式，并根据负荷大小的变化 自动投切变压器，从而达到实时控制的目的。 1 3 本文的主要工作 本文围绕某交电所变压器经济运行实用化方法的研究课题展开工作。主要工作有以下几 个方面： ( 1 ) 通过对变压器在各种运行方式下的损耗计算及比较，确定了变压器负荷损 耗特性的优劣的判据： ( 2 ) 变压器参数校核的新方法； ( 3 ) 利用负荷预测确定，未来一日的4 8 点负荷值； ( 4 ) 合理选择和确定变压器经济运行方式改变的最佳时机，可以实现变压器经济运 行的实时控制； ( 5 ) 结论及展望。 闸海大学碗士学位论文 2 0 引言 第二章变压器经济运行的理论推导 在电力系统的运行中，由于变压器的容量、电压等级、铁芯、绕组结构及制造工艺等的 不同，不同变压器之间的技术特性和参数存在着差异，在供应相同负载的条件下，必然存在 着有的变压器运行方式损耗大，有的变压器运行方式损耗小的情况，在多种变压器运行方式 中，损耗小的运行方式就是经济运行方式。 变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。变压器经济运行就是在确保变压器安全运 行及保证供电量的基础上，充分利用现有设备，通过变压器运行方式的合理选取、负荷曲线 的优化调整、全网变压器运行位置的优化组合以及变压器运行条件的改善等措施，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数m ”。变压器经济运行节电技术是把变压 器经济运行的优化理论和定量化计算方法与变压器各种实际运行工况密切相结合的项应用 技术，这项节电技术是向管理挖潜力，实施内涵节电的一种科学方法。 2 1 变压器经济负载系数与经济运行区脚脚 变压器在运行中，其自身的有功功率损耗和无功功率损耗都是随着负载的变化而发生非 线性变化的。在其非线性曲线中，始终存在一个最低点。有功损耗最低点的负载系数称为有 功经济负载系数；无功损耗最低点的负载系数称为无功经济负载系数。 2 i 1 变压器经济负载系数 i 有功经济负载系数 由式ap=r+2&(2-1) 可以写出有功损耗率的计算式 一= 百a p = 两舞圳。c z 吲 只 s nc o s 尹2 + 最+ 。只 式中只变压器低压侧有功输入功率，k w ； 8 仍负载功率因数； 负荷率，卢= ，s 为变压器的负载视在功率，& 为变压器的额定容 u n 量，k v a 。 4 根据式( 2 - - 1 ) 及式( 2 - - 2 ) 可以绘制如图2 - - 1 的曲线a p = f ( 罗) 及 a p = f ( p 1 。由式( 2 - - 2 ) 及图2 - - 1 可知：变压器的有功损失率p 是变压器负载 系数的二次函数，a p 先随着的增加而下降，当负载系数等于如= j 毒此时铜损 等于铁损。然后p 又随着的增大而上升。岛，是最小损失率忍的负载系数，称为 有功经济负载系数。 图2 - - 1 中有功经济负载系数条件下，变压器有功损耗率最低( 即效率最高) ，有功损 耗率只计算式为 只= 万再2 丽7 0 x1 。( 2 3 ) 0 蚤限 1 参。 图2 _ 1 变压器有功功率损失和损失率的负载特性曲线 2 无功经济负载系数 由式q = q o 十2 q 。 ( 2 4 ) 其中q 0 = l o s 。x l o - 2 ，q k = 峨s 。x 1 0 4 ，。空载电流，u 。为短路电压。 可以写出变匿器无功消耗率的计算式 q = 等= 丽q 。o ”+ , f 1 2 r q # 而枷。 ( 2 _ 5 ) 捐海大学琐士学位论文 变压器无功消耗率的物理意义是衡量变压器在传输有功功率过程中，变压器自身所消 耗的无功功率值的百分率。 对式( 2 5 ) 求极值，令其一阶导数为零，即生荔堑= 。得 式为 如= 压= 厩 ( 2 6 ) 在无功经济负载系数条件下，变压器无功消耗率最低，最低无功消耗率包的计算 q 6 2 瓦币面2 q o 丽圳。 ( 2 7 ) 3 综合功率经济负载系数 综合功率损耗是指变压器有功损耗和其因需无功功率使电网增加的有功功率损耗之和。 综合功率损耗的经济运行立足于使电力系统总体效益的提高，它即考虑了用电单位的节电， 又考虑了供电网损的降低。 由式a p z = 只。+ 卢2 = ( 昂+ q o ) + 2 ( 只+ 幺) ( 2 8 ) k 为无功经济当量，物理意义是：变压器每减少t k , c a r 无功功率消耗时，引起连接系统 有功功率损耗下降的k w 值。值的大小与研究变压器无功负荷、网络电阻以及电压等级 有关。通常取值在0 0 1 0 0 8 之间。 可以写出变压器综合功率损耗率的计算式： 之址a 置p z2 两意2 川。 q 呻， 置s c o s 妒2 + 岛z + p 吃 。 对式( 2 - - 9 ) 求极值r 令其一阶导数为零，即堡茅= 。得 如= 氍 ( 2 1 0 ) 综合功率经济负载系数是指综合功率损耗率最低对，变压器输出视在功率与额定容量 之比。 变压器在综合功率经济负载系数条件下运行时，其综合功率损耗率最低。 最低综合功率损耗率蝇。为 a e - - 章变压器经济运行的理论推导 址a 弓p z = 万而笔瓣蚶o o ( 2 - - 1 1 ) 2 1 2 变压器运行区间划分 1 燹压器经研运行区 变压器经济运行区确定的原则是：变压器在额定负载条件下的运行应属于经济运行区。 因此，经济运行区的上限值定为以。1 ；经济运行区的下限值所对应的损耗率应与额定负 载损耗率相等，其值为以：= j 。在经济运行区问( 即厦：屈。范围内) 运行时，变压器 的损耗率要低于额定负载损耗率，即变压器在经济运行区间的运行效率要高于额定负载条件 下的运行效率。 综合功率经济运行区 变压器额定负载( 反t2 1 ) 损耗率p z 的计算式为 l一 。雨面o f z p i k z 瓦1 0 0 ( 2 - - 1 2 ) 当变压器负载系数为见：时，其损耗值p 。：的计算式为 耻面志蓑+ e o t z + p f i 一：t z 1 0 。( 2 - - 1 3 ) 令p 。= a p 。：，对上述二式联立求解，可得到下列关系式 墨z 生 ： 生箧丝垒：( 2 - - 1 4 ) s nc o s9 2 + z + p 髓_ b l l 2 s nc o s 0 2 + p o z + p 如z p x z 在上式( 2 1 4 ) 中s c o s 吼 只z + ，尻：z s 。0 8 t p 2 异z + 废：2 吃，所以 式( 2 - - 1 4 ) 可简化为 墨z 生：生丝生( 2 - - 1 5 ) s _ c o s 妒2 以2 z s c o s 吼 对式( 2 - - 1 4 ) 求解，可得到变压器综合功率经济运行区的负载系数的下限值玩：的计 算式 两海太学硕士学位论文 d 尻：z = 罟= 彪 ( 2 1 6 ) n 有功功率经济运行区 与综合功率经济运行区相同，有功经济运行区上限值亦取变压器额定负载尻t = 1 。同 理可以导出变压器有功经济运行区下限值尻：，计算式 pnp=p磊(2-17) 无功功率经济运行区 无功经济运行区上限值亦取变压器额定负载以- 21 。同理可以导出变压器无功经济运 行区下限值成：口计算式 尾：口= 黩 ( 2 培) 2 变压器最佳运行区 g b 巾1 3 4 6 2 _ 9 2 中规定：变压器最佳运行区的负载系数的上限值厉。= 0 7 5 。 与上面推导经济运行区下限值的方法相同，可推导出与最佳运行区上限值等效损耗率的 纺洽功率最佳运行区下限值岛。 厉：z = 1 3 3 3 , o i z ( 2 1 9 ) 3 变压器运行区间的划分 由匕述变压器经济运行区和变压器最佳运行区的确定，我们将变压器的运行区间划分为 最佳经济运行区、经济运行区、最劣运行区。并绘制成图2 2 所示的运行区间划分图。 由图2 2 可知：综合功率的运行区间范围是： ( 1 ) 最佳运行区( 优选段) 1 3 3 3 照声0 7 5 ； ( 2 ) 经济运行区彪s 卢1 ： ( 3 ) 最劣运行区( “大马拉小车”运行区) 0 彪。 ( o 7 5 )( 1 ) 图2 2 变压器综合功率运行区间划分图 2 2 变压器间技术特性优劣判定 2 2 1 容量相同双绕组变压器间技术特性优劣的判定 若有a 、b 为两台容量相同的交压器，其参数分别为：只。、吃、l o a 、u 。和 只。、l k ，根据式( 2 8 ) 可以写出各台变压器综合功率损耗计算式 rs 、2 屹= r “+ i 丁l l d 如= 昂。+ 2 ( 2 2 0 ) ( 2 2 1 ) 令脚乞2 蛾s 可以推出按综合功率经济运行时，变压器鲥征l 之间技术特性优劣判定的 临界负载功率乱：( k v a ) s “= s 笋誓呱 1 f 吃。一 “ 墨! 二墨! 笠! 鱼! 二鱼! ! 只一气+ 忌口( q 一o “) ( 2 2 2 ) 根据( 2 - - 2 2 ) 式，从运行方式我们可以分三种情况： ( 1 ) 0 s 。： s 。的四种情况，在任何负载( 不超载) 条件下，都是 昂z 小的( 或者在第一种情况下异：相等而吃小的) 变压器优于r ：大的变压器； ( 3 ) 当= 罟，两台变压暑辙术特性完全相同，不存在优劣之别。 队上按综合功率损耗来判定变压器间技术特性的优劣。其判定方法也完全适用于按有功 功率和按无功功率消耗来判定变压器间技术特性的优劣。 2 2 2 容量不同双续蛆变压器间技术特性优劣的判定 如果两台变压器的容量& 。 s 。，负载视在功率为s ，则两台变压器综合功率损耗的 计算式a ( k w ) 和叱。( k w ) 分别为 屹= 只。+ ( 毒 2 ( 2 - - 2 3 ) 屹= 只。+ ( 寺 2 ( 2 - - 2 4 ) 令脚乙2 址么，可以推出按综合功率经济运行时，变压器嘲b 之间技术特性优劣判定 的临界负载功率s ( k v a ) s 上z = ( 2 2 5 ) 根据( 2 2 5 ) 式，按运行方式我们可以分四类： pp ( 1 ) 当r 。 只。及0 尹 鲁笋时，解得s 。= 弘 ok o n b dd r 。 只。及0 s 。 “ “” 时，在任何负载条件下都是 只。= 只：。及! 笋 r 。及龟笋= 鼋笋时，解得s 。= m 容量大的变压器b 的技术特性优于容量小的变压器a 。 所以此时在任何负载条件下都是容量大的变压器b 经济运行。 ( 4 ) 两种特例 当r 。 r 。及冬笋 冬予时，解得 。此时，当s r a 及等笋 等予时，解得 。此时，当s l z 时，容量大的变 u 批l l ，n b 压器b 的技术特性优于容量小的变压器a ；当咒： s 。，所以应选择容量大的变压器运行( 考虑变压器运行温度对功率损耗 的影响) 。 2 3 变压器并列运行的经济运行方式 时 时 时 时 一一蹁一一蹄 ( | | 一疏一既一疏一疏 及 及 及 及 甜 抬 邪 嚣 忍 席 只 只 = “ 龃 剁 删 露 吊 只 扁 当 塑型竺丝墼 并列运行变压器经济运行方式的确定，主要是指变配电所中有两台以上变压器并列运 行，在相同负载条件下，优选功率损耗最小的运行方式。按此原则，在多种变压器运行方式 中，按负载从小到大的次序选出各种变压器经济运行方式的经济运行区间。 在相同负载条件下，变压器并列运行的功率损耗不仅与运行方式的组合技术参数有关， 而且与变压器间负载的分配有关。所以在分析变压器经济运行方式时，一定要考虑变压器短 路阻抗不等和容量不同等因素的影响。 如变配电所变压器总台数为n ，则存在着( 2 ”- 1 ) 种组合运行方式。变压器并列运行经 济运行方式的判定，是从单台变压器间技术特性优劣判定开始。由于前面内容已经分析计算 了单台变压器间技术特性优劣，所以下面的内容主要分析计算两种n 台变压器并列运行方式的 i 临界负载功率，单台与两台变压器并列运行方式间的临界负载功率、n 台与n 十1 台变压器并列 运行方式的临界负载功率。 2 3 1 变压器并列运行条件 变压器并列运行的最理想情况是： 1 ) 变压器已经并列运行而没有带负荷时，各变压器只有空载电流，变压器间没有环流； 2 ) 当带上负荷以后，各变压器能够按其容量的大小成比例的分配负荷，各变压器均可同 时达到满载状态，使全部装置容量能获得最大程度的应用； 3 ) 各变压器的负载电流相位相同，总的负载电流为各变压器负载电流的代数和。当总的 负载电流一定时，每台变压器所分担的负载电流均为最小，每台变压器的铜损为最小，运行 最为经济。 为了达到以匕理想的并列运行要求，并列运行的各变压器必须满足f 列四个条件； 绕组连接组别必须相同； 变比应相等； 有关规程规定：并列运行的变压器间变比的差值a k ：；k l - k 1 0 0 应小于0 5 0 k l k h 短路阻抗应接近。 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【，。应满足 下式的要求 u ：竺型堑二旦丝坠5 (226)x x 1 0 0 u ” 式中u 。变压器最大短路阻抗的百分数5 第二章变压器经济运行构理论稚导 u 。毫贬压器最小短路阻抗的百分数； u k p 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。 容量不能相差太大。 变压器运行规程规定：并列运行的变压器，其容量比不能大于3 ：1 。 2 3 2 容量相同变压器并列运行 首先，对容量相同、短路阻抗接近的变压器并列运行的经济运行方式可从三个方面分析 判定：相同台数并列运行变压器组合间技术特性优劣的判定；不同台数并列运行变压器组合 间技术特性优劣的判定：相同台数与不同台数并列运行变压器组合间技术特性优劣的判定。 1 相同台数并列运行变压器组合技术特性优劣的判定 当变配电所变压器总台数为m 、并列运行变压器台数为n 时，贝蚋台变压器翊台运行方式 有种，对于这c 嚣种组合方式，根据组合后的技术特性优劣进行判定，从而确定经济运行 方式。 设有n 台容量相同的变压器井列以i 、i i 两神方式运行，则其综合功率损耗必。i 、 必加计算式为 。锅删。愫 2 z c z 删 。悟 2 c z 喇 令蝇。i = 屹。，对式( 2 2 7 ) 和式( 2 2 8 ) 联立求解，可得出综合功率临界负载 功率s 舅” s 笛n = n sn 只矗，一p 0 舢 f = lf = l ，一- = li - 1 ( 2 2 9 ) 式( 2 2 9 ) 用以判断n 台变压器并列运行i 、i i 两种运行方式间技术特性的优劣。同理 可以导出按有功功率损耗的临界负载功率s 箩”和按无功功率消耗的临界负载功率s ：卜。 2 不同台数并列运行变压器组合技术特性优劣的判定 潮海大学疆士学位论文 ( 1 ) 单台与两台并列运行之间技术特性优劣的判定：设变配电所有两台变压器卿b ，则 当变压器蝉独运行和变压器a 、b 并列运行( 在一定条件下投 变压器b 时) ，其综合功率损 耗a 己和叫乙。的计算式分别为 式中只。= 只。+ 昂。 ( 2 3 0 ) ( 2 3 1 ) e = + 令a = 屹。，对式( 2 3 0 ) 和( 2 - - 3 1 ) 联立：求解，可得综合功率临界负载功率 s 乞” s a - = 2 8 n 匿 ( 2 3 2 ) 将式( 2 - - 3 0 ) 和式( 2 3 1 ) 的特性曲线分别绘制到图2 3 上，式( 2 3 2 ) 的解蹬” 即为两条曲线的交点，由图2 - - 3 可看出存在着两种情况： ( a ) 图2 3 单台与两台并列运行间变压嬲临界负载功率 1 4 卜 、， s s 甜怯 ，土， ，蝴 馄 叫 屹 当只。 3 p z a i - 一p x z s ，即蹬。5 型孕，即s 盘” s ，时，如图2 3 ( b ) 所示，此情况中两曲线的交 点，：位于的右侧，则在变压器满载前一直是变压器 运行经济，当变压器a 满载后才投入变 压器b 并列运行经济。同理可以导出按有功功率损耗最小的临界负载功率s f ”和按无功功率 消耗最小的临界负载功率s 5 ( 2 ) n 台变压器并列运行与n + l 台变压器并列运行之间技术特性优劣的判定：n 台变压器并 列运行与n + 1 台变压器并列运行的综合功率损耗屹。与忍。，的计算式分别为 1 , l i = l 一击1j 窆i - - i v l ) ，栽i - - ii 赢) 磐 必。m ，锄五叫赤l 蕊 v v1v “商 ( 2 3 3 ) ( 2 3 4 ) z x p z ；最( + ) ，对式( 2 3 3 ) 和式( 2 3 4 ) 联立求解，可得出综合功率临界负载功率 s 邕“： s 笠l = sn ( 2 3 5 ) 同理可以导出按有功功率损耗最小的临界负载功率s 箩和按无功功率消耗最小的临界 负载功率s 答“1 。 3 相同台数与不同台数并列运行变压器组合技术特性优劣的判定 潮海大学硬学位论文 要全面分析变压器的并列经济运行方式，不仅要分析相同台数运行方式间的技术特性的 优劣和不同台数运行方式间技术特性的优劣，同时也必须全面分析相同台数与不同台数并列 变压器运行方式间技术特性的优劣，下面以综合功率技术特性优劣为例加以说明。 ( 1 ) 两种单台运行与种两台并列运行之间技术特性优劣的判定 设变配电所有两台变压器a 平口b ( 只。 只。) ，由匕述分析可知：变压器a 和交压器a b 之间 的临界负载功率为s 盘”，变压器b 和变压器a b 之间的临界功率为号器”，变压器棚变压器b 之 间的临界功率为s 刍。综合考虑蹬”、蹬”、s 刍。2 _ n n 关勇a ，共存在以下三种情况 ( 如图2 4 所示) 。 由式( 2 2 2 ) 求得变压器a 、b 之间的临界负载功率蹬。= ，口( 虚根) ，即图2 4 ( a ) 中刖= f s ) 与i p z = ，( s ) 两台曲线无交点，此情况下变压器a 明显优于b ，所以不 存在变压器嗡济运行方式。只存在着变压器a 与变压器a 、b 并列运行之间的经济运行方式 h h 、b 。 由式( 2 - - 2 2 ) 求得变压器a 、b 之间的临界负载功率s 吉。 s 。，f l 瞻 2 - - 4 ( b ) 中 a 匕= 厂( s ) 与屹。= ，( s ) 两台曲线相交于厶点，蹬。介于路”- u s ，2 - n ，这样仍不存 在交压器啪经济运行方式，只存在变压器a 与变压器a 、b 并列运行方式之间的经济运行方式 a a 、b 。 由式( 2 - - 2 2 ) 求得变压器 、b 之间的临界负载功率s s ：。 s 。，即图2 4 ( c ) 中 刖乞= ，( 5 ) 与蛾，= ，( s ) 两台曲线相交于f 0 点，蹬。在s ；z - ”和s 蛊”之前，这样存在着 变压器a 、变压器b 和变压器 、b 的三种经济运行方式，即0 s s 占。时，变压器a 运行经 济；s 盘5 s ( s 参。时，变压器礅垂行经济；s l y ；” s 时，变压器a 、b 并列运行经济a 6 ( a ) o ， s 丧“嚏“8 岔s n 8 眯i 啕 ( b ) ( c ) 图2 - - 4两种单台与一种两台并列运行方式间经济运行方式的划分图 ( 2 ) 种单台运行与两种两台并列运行之间技术特性优劣的判定 设变配电所有三台变压器a 、b 、c ，如已确定单台变压器a 运行经济( r 。 r z b r 。) ， 则存在变压器a 和变压器a 、b 并列运行之间的临界负载功率s 刍”，变压器嘲变压器a 、c 并列 运行之间的临界负载功率s 盘”，变压器a 、b 和变压器a 、c 并列运行之间的临界负载功率 s t ；“”。综合考虑s 蛊”、s 盘”、s 箸。之间的关系，一共存在以下三种情况( 如图2 5 所示) 。 瓣海太学硬士学证论文 由式( 2 2 9 ) 求得变压器a b 和变压器a c 之间的临界负载功率s 磐”= ，口( 虚根) ， l l p l 酮2 5 ( a ) 中屹。= ，( s ) 与出乙。= ，( s ) 两条曲线无交点。此情况下，变压器a b 明显优 于变压器 c ，所以不存在变压器 c 经济运行方式，只存在变压器气与交匿器 b 之间的经济运行 方式。 判别方式同式( 2 3 2 ) 的判别 由式( 2 2 9 ) 求得变压器 b 和变压器a c 之间的临界负载功率s 等。 s 。，即图2 5 ( c ) 中心o = 厂( s ) 与吃。= f ( s ) g i 条曲线相交于l 。这样就存在着变压器a 、变压器幅 和变压器a c 三种运行方式：当s s 左“时，变压器斌行经济；当s 刍” s 蹬“。时，变压器 c 并列运行经济。 两币m 台运行与一种1 台运行之问技术特性优劣的判定及 中n 台运行与两种斛l 台运行 之间技术特性优劣的判定与上面的分析判定基本相同。 ( a ) 一 笙兰墨墅鳖型塑型塑 ，( 毋 ( c ) 图2 5 一种单台与两种两台并列运行方式间经济运行方式划分图 2 3 3 容量不同变压器并列运行 当变压器容量不同，短路电压接近且多台并列运行时，其负载额分配是按容量比成比例 进行的。 1 相同台数并列运行变压器组合技术特性优劣的判定 设_ 刚台容量不同的变压器并列i 、i i 两种方式运行，则其综合功率损耗a i 、 计算式为： 尸1 2j p o i + j k l i = r z i i + s s 。i s s 删 p l ( 2 3 6 ) ，乜( 2 3 7 ) 令妮。i = 叱。i i 对式( 2 3 6 ) 和式( 2 - - 3 7 ) 联立求解，可得出综合功率临界负载 功率s 岔” 1 9 澜海大学碾士学位论文 s 苗n = ( 2 3 8 ) 对式( 2 - - 3 8 ) 的分析判定完全相似于对式( 2 - - 2 5 ) 的分析判定，即对不同容量并列运 行变压器问技术特性优劣的分析也存在1 1 种情况。上式也可写成有功功率s 箩”和按无功功 率s 答”的临界负载功率计算式。 2 不同台数并列运行变压器组合技术特性优劣的判定 ( 1 ) 单台与两台并列运行之间技术特性优劣的判定：设变配电所有两台变压器a 丰h b ，则 当变压器 单独运行和变压器a 、b 并列运行( 在一定条件下投入变压器b 时) ，其综合功率损 耗a 匕和刖乙。的计算式分别为 屹嘞+ 2 ( 2 - - 3 9 ) 峨。= 岛。叮去 2 。( 2 - - 4 0 ) 令刖乙= 屹。，对式( 2 - - 3 9 ) 和( 2 4 0 ) 联立求解，可得综合功率l f 函界负载功率 s ；”： s 盘”= ( 2 4 1 ) 对式( 2 - - 4 1 ) 的分析判定相似于对式( 2 3 2 ) 的分析判定，亦有两种情况。同理可以 导出按有功功率无功功率的临界负载功率s 岔”、s 。 ( 2 ) n 台与n + l 台并列运行之间技术特性优劣的判定：n 台与n + 1 台变压器并列运行的综合功率 损耗叱。与巴( 。) 的计算式分别为 p 删= 笠p o 乃+ 1 了l 厂 p 删= p o 乃+ i 。1 i s 州 i = 1 ( 2 4 2 ) 材薯 沪船， 令叱一只( + 1 ) ，对式( 2 4 2 ) 和式( 2 4 3 ) 联立求解，可得出综合功率临界负载功率 s 笛“1 。 s 邕肌、= ( 2 4 4 ) 同理可以导出按有功功率和无功功率的临界负载功率s 岔“1 、 s 答“1 。 s ! ；n 1 = s 笛l = 3 并列运行变压器经济运行方式的综合判定 2 1 ( 2 4 5 ) ( 2 4 6 ) 肥 p 。h 2 、0 i | +z p 溺海大学碗士学位论文 下面介绍种非图解法的判定方法，以三台变压器并列运行为例，并结合图2 4 和图2 5 进行分析。 ( 1 ) 首先在三个单台变压器a 、b 、c 中选取昂：最小值者，设变压器a 的r 。最小。 ( 2 ) 计算变压器a 与下列四种运行方式得临界负载功率：与变压器b 的蹬8 、与变压暑嚣c 的s 吉。、与变压器a b 的蹬”、与变压器 c 的s 蛊”。在四个临界负载功率中选取最小者， 设最小者，设s 占。最小( s 盘。 乱。，即变 压器c 超载，故不能选用。因此再选取第二小者，设踞”第二小。 ( 4 ) 计算变压器 c 与三种运行方式的临界负载功率：与变压器a b 的蹬“5 ，与变压器b c 的s 蔷”，与变压器a b c 的s 等“”。在三个临界负载功率中选取最小者，如s 箸“。最小， 但因s 管“。 s 吕”，故不能选取，再选第二小者，s 答1 。( s 警“。 s 舸c ) 。 ( 5 ) 计算变压器b 屿 雎的临界负载功率s 筹“”。 按上述分析结果，有5 种运行方式存在着经济区间，见表2 一l 表2 1不同运行方式的经济运行区间表 运行方式 ac cb ca b c 经济运盯s 乞cs 乞c s 芑“s 笠“c s 答“” 行区间 s 琶“s 琶。cs 饕m c s n n c 2 a 变压器分列运行的经济运行方式 变压器分列运行是指在变电所内分列运行的变压器，或相距较近分列运行的变压器( 中 间有连络线) 。如图2 6 ，两台分列运行变压器有三种运行方式：变压器a 单台运行，b 单台 运行，a 、b 分列运行。在供相同负载条件下优选损耗小的运行方式，称为分列运行变压器的 经济运行方式。 第二章变压器经凑运抒韵理论推导 由分段开关共用的运行方式是指两台变压器在同一变电所内，分别向不同段母线供电， 当一台停运，另一台可通过母线分段开关( 连络开关) 向停运变压器所带母线段供电，从而 实现共用运行方式。因连接母线很短，故可忽略其电阻和电抗。 图2 6 双绕组变压器分列运行示意图 g t 玎1 3 4 6 2 - - 9 2 中给出了分列运行变压器采用共用变压器综合功率经济运行方式的临界负 载功率s 牡( k v a ) 的计算式 吐=+ 研黼一 2 s 6 p 蜢p 式中屯两台变压器分别和共用的临界负载功率，k v a ； 咒被切除变压器的负载功率，k v a , 峡用麴玉器额定容量，瓯r a ； 礅切除变压器额定容量，k v a ； 晶。被切除变压器综合功率空载损耗， 被切除变压器综合功率额定负载功率，l e ； _ 共用，妪器综合功率额定负载功率，k w 。 ( 2 4 7 ) 溺海太学硬士学彼论文 对于负载波动较大的分列供电的变压器a 和b ，在一定的负载条件下( s s ) ，要采 用共用运行方式时，应先比较共用变压器a 和共用变压l i b 的技术特性优劣，然后将判定出的 技术特性优的变压器共用和分列运行经济性比较，确定是