对变压器经济运行的认识与探讨

2012-08-15周晓溪

科技视界 2012年27期

周晓溪陈鹏

(天津市电力公司检修公司中国天津 300222)

变压器经济运行是指在技术条件允许并能保证安全生产的条件下，通过优化运行方式使变压器在电能损耗较低的状态下运行。在变电站实践运行中，经济运行方式不仅要兼顾经济、技术等前提条件下，还要对变电站负荷状况、设备投退等因素综合考虑，才能制定出变压器经济运行的可行方案。

1 电力变压器的经济运行

电力变压器的经济运行是在确保电力变压器安全运行和供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选择变压器经济运行方式，负载调整的优化，变压器运行位置的优化组合，改善变压器运行条件等技术措施，最大限度地降低变压器的电能损耗。

由于供用电系统的用电负载功率经常发生变化，而发电和用电又要保持相对的平衡，所以发电的功率要随着负载的变化而变化。当负载曲线出现较大尖峰负载功率时，发电设备的容量可能满足不了负载的需要，而造成电力系统频率下降，给用户造成影响，甚至较大损失。因此，为充分发挥电力设备的潜力，使电力系统的电能输出与用电负载相适应就需经济分配变压器负载，即通过各台变压器负载分配的调整，使变压器的有功功率损耗、无功功率消耗和综合功率损耗达到最小，从而实现变压器及变压器间负载的经济分配，亦即电网间负载的经济分配。

电网间负载的经济调度主要包括两个方面：一是时间上对负载进行调整，包括提高负载率和削峰填谷，使电网中负载曲线接近平衡；二是在空间上对负载进行调整，使电网中变压器间实现经济分配，从而降低电网损耗。

2 经济运行对变压器容量与台数选择的要求

变压器容量和台数的选择是供电安全可靠性和经济性的重要因素，而容量大小和台数多少往往取决于区域负荷的现状和增长速度的预测，取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低，取决于变压器造价、系统短路容量和安装环境等条件。对于变压器的台数和容量的选择，目前看来主要应对如下因素重点考虑：电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分，在一定的负载下，利用率在50%～70%间为变压器损失率最低、经济运行最好的情况；相同负荷情况在利用率为50%～70%情况下，两台及以上容量变压器较相应容量的一台的损失大，同时两台以上变压器的价格比一台相同容量的更高，但单台变压器容量越大也并不一定就越经济，单从变压器损耗看那是可能的，但负荷越大外端输出电流也越大，外线线路线径就需要越大，初期造价也相应增加，此外两台变压器在系统运行的稳定性和在检修情况下保证供电的可靠性要高很多。

3 变压器经济运行的主要方式探讨

3.1 变压器并联运行

在变电站中,常由两台或两台以上的变压器并联运行以供给总负荷,当断开一台时,其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷。主要原因在于,站供负荷一般是在若干年内逐步发展的,必须相应地增加变压器台数,当站供负荷随着季节、昼夜变化时,根据需要调节投入变压器的台数,以提高运行效率。当一台变压器检修、故障退出并联时,其余的变压器仍可供给。

变压器有不同的容量结构形式。并联时,其一次绕组接至一共同电压,二次绕组并联连接,因而有共同的二次电压。也就是说,它们的一次、二次都有相同的电压。理想的并联应能满足下列条件：空载时,各变压器的相应的二次电压相位相同,并联的各个变压器内部不产生环流;负载时,各变压器分担的负荷电流与它们的容量成正比。各变压器同时达到最佳负载状态,使全部装置容量获得最大程度的应用。各变压器的负载电流都应同相位,总的负荷电流是各负载电流的代数和。当总负载电流一定时,每台变压器所分担的负载电流均为最小,因而每台变压器的铜耗也是最小,运行较为经济。

3.2 变压器分接开关

对两(多)台变压器采用有备用的运行方式时,应认真了解变压器的技术参数择优选取,即优先选用铁耗低、空载电流小、阻抗电压低的变压器;反之选为备用。电网的运行电压对变压器的损耗影响很大。变压器过电压5%运行时,一般铁损将增加15%,超过电压10%时铁损增加值大于50%。过电压运行还会使空载电流大幅度增加,冷轧硅刚片的铁芯若过电压5%运行时,空载电流将增加一倍。空载电流的增加将加大电网的无功损耗。变压器在运行时,应随时观察电网的运行电压水平,及时调整分接开关,避免过电压运行,降低铁损和励磁损耗，这是变压器经济运行的重要措施之一。

3.3 保持变压器三相负荷平衡

若负荷不平衡会造成三相压差过大,产生负序电压,影响电压质量和电网的安全经济运行。某相绕组过负荷,铜损增大,三相不平衡还会形成变压器的磁路不平衡,会有大量的漏磁通流经桶皮、铁芯夹件,使其严重发热,增大了杂散损耗。所以应采取相应的措施,保持三相负荷平衡。通过运行监视,及时调整,对大容量的单相用电设备,应设专用变压器,并接在高压侧的网络上,对于大容量三相不对称的不平衡,可采取具有快速响应特性的自动平衡装置。此外,还应采取有关谐波治理及无功功率补偿的措施,有利于降低变压器损耗。

总之，变压器经济运行必须建立在安全可靠供电的前提条件下，备用变压器应有可靠的自动投入装置相配套，保证在相临变压器故障时自动投入运行，确保不中断正常供电。安排变压器并列运行方式，要对联络开关的额定折断容量进行核算，防止系统短路故障时因开关遮断容量不足而损坏设备，影响故障点的自动隔离；分列运行的母线联络开关备用电源自投动作时，应能自动断开接入母线侧的其它电源的开关。变压器安装应选择在供电负荷重心区域，同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压损耗供电负荷。同时要考虑变压器高温度运行，引起变压器自身损耗过大，影响输出效率，造成不必要的电能浪费。不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗也不同，即随着功率因数的提高，变压器的有功和无功消耗都要下降。因此，应尽量提高功率因数，降低变压器的无功功率。在不同季节停运一部分变压器也可以达到节能的目的。