10kV配电变压器经济运行方式分析

10kV配电变压器经济运行方式分析

刘萱1陆翔宇2

1国网北京市电力公司丰台供电公司北京100073；2国网北京市电力公司电力科学研究院北京100161

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。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，再次基础上确定经济运行的转折点，并在经济运行过程中可行性的注意要点，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。

关键词：10kV配电变压器；经济运行方式分析

引言

现在，农村居民的用电特色为农闲时节白日用电负荷时常轻载或空载，农忙时节时白日负荷大晚间时常轻载或空载。农用配电变压器的年均负载率仅为２５％～３０％。配电变压器的空载运转时间长，固定损耗大，其损耗占农电网中电能损耗的６０％～７０％［１］。城市居民用电也相同存在相似的状况，即白日上班时期变压器根本处于轻载和空载，黑夜下班后居民的用电量又会很大，负荷波动也很大，最低的负荷率不足１０％。对此，剖析并选用变压器经济运转方法十分必要。

1配电变压器经济运转原理

配电变压器在电能传输功率的过程中，必然要形成功率的损耗状况，这些损耗可以分为负载损耗与空载损耗两个方面。其中，当电压根本稳定的时侯空载损耗数值根本处于不变的状况，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出现平方联系，因为，同配电变压器的电气性质不相同，形成负荷与损耗的特性曲线也具有必定的区别。图1表明两台双绕组的配电配电变压器的负荷与损耗的特性曲线图。图1中△PA、△PAB、△PB别离代表：A配电变压器独自运转、A与B两个配电变压器并排运转、B配电变压器独自运转三种条件下的负荷和配电变压器损耗的特性曲线状况。

图1两台配电变压器综合负荷-损耗特性曲线

采用图1可以得到以下结论：（1）当O＜OZA的运转，A配电变压器的运转处于适合经济状况；（2）当OZA＜O＜OLZAB的运转，B配电变压器处于运转合适经济的状况；（3）当O＞OLZAB的运转，A与B两个配电变压器处于并排运转合适经济的状况。此处，电能特性曲线△PA、△PAB以及△PB，最好的经济运转状况转折点SZA、SLZAB、SZB都可以通过配电变压器的参数核算得到。

施行经济运转的可行性应当留意的问题

（1）上述描绘的运转状况处于一种，实践配电变压器的挑选应当依据负荷预测进行科学的核算，挑选良好的技术参数配电变压器和最好运转方法。（2）采用于A配电变压器独立运转时需要带B配电变压器低压负荷，两台配电变压器相距不宜太远，应当契合此种方法下从A配电变压器到B配电变压器低压负荷的供电半径规范。（3）设备的操控设备应当和继电保护相匹配，避免带毛病兼并开关等电力事端的发生。（4）频频的作业操作会形成配电变压器和开关必定程度的危害，愈加添加维修的本钱，所以应当归纳思考，将合理的清晰运转方法改动的频度和时刻。在实践的作业操作中应当结合现场的具体状况剖析，并且加强运转的管理作业。

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。

图1变压器效率特性曲线

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。

结束语

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。

参考文献：

[1]王建元，赵新，张丽娣，张彦红，张弼弛.10kV配电变压器经济运行方式的可行性及经济性分析[J].水电能源科学，2012，05：164-166.

[2]杨超杰.10kV配电变压器并列经济运行分析[J].中国高新技术企业，2012，19：109-112.

[3]乔磊，付红梅，裴海波.10kV配电变压器经济运行方式的可行性及经济性分析[J].通讯世界，2013，19：77-78.