配电变压器经济运行的理论分析与措施研究

孟杰

摘要：配电变压器是电力系统运行的重要设备之一，变压器的经济运行和降低损耗可以促进节能减排。在分析变压器节能、经济运行理论的基础上，提出几种实现变压器经济运行的措施，以期为电力系统节能损耗提供基本依据。

关键词：配电变压器；经济运行；损耗；节能减排；措施

中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）06-0062-02

配电变压器在电能传输和分配中起着重要的作用，同时，变压器本身会产生一定的有功和无功的损耗。由于变压器长时间运行和使用数量巨大而导致的损耗不容忽视，因此，研究变压器的经济运行和降低损耗非常有必要，可以对能源使用中的节能减排起到一定的作用。

1 变压器的经济运行

变压器的经济运行就是在保证变压器安全运行的基础上，改善变压器的运行条件等技术措施，使其最大限度地降低变压器在运行中的损耗。

1.1 变压器经济运行理论

根据变压器在电力系统运行中所起到的作用，在计算其经济运行状态时可以分为3种情况，即按照有功功率损耗、无功功率损耗、综合功率损耗的基准分析。有功功率损耗考虑的是节约电能为主，无功功率损耗考虑的是提高电力系统的功率因数，综合功率损耗则是二者兼顾。

1.2 经济负载系数

在电力系统中，功率有有功功率和无功功率的区分。在变压器的运行中，有综合功率的概念，即变压器的有功损耗和无功损耗形成的网络附加的有功损耗之和。功率损耗率即为变压器本身损耗与其传输的功率损耗之比。功率损耗率与负载率的函数关系如图1所示。曲线中有一个最低点，此时的负载率称为有功经济负载率。

1） 有功功率损耗和损耗率。变压器有功损耗ΔP和损耗率ΔP%可按下式计算：

ΔP=P0+β2PK （1）

ΔP%=■=■×100% （2）

式中：P0为变压器的空载损耗；PK为变压器的负载损耗；β为变压器的负载率；Se为变压器的额定容量；cosφ为负荷功率因数；P1为变压器一次侧输出功率。

其中，负载率可以表示为：

β=■ （3）

式中：P2为变压器二次侧输出功率。

变压器效率可以表示为：

η=■=■ （4）

公式（4）对β求导便可以得到最佳负载率，即空载损耗等于负载损耗。

2） 变压器综合功率损耗和损耗率。变压器综合功率损耗ΔPZ和损耗率ΔPZ%可按下式计算：

ΔPZ=ΔP+KQΔQ=P0Z +β2PKZ （5）

ΔPZ%=■×100% （6）

式中：KQ为无功经济当量；P0Z为空载综合功率损耗；PKZ为额定负载综合功率损耗。

无功经济当量的物理意义为：变压器每增加或减少1 kvar无功功率所造成的有功损耗的增加或减少量。

变压器综合最佳负载率：

βjZ=■ （7）

P0Z=P0+KQQ0 （8）

PKZ=PK +KQQK （9）

式中：KT为负载波动损耗系数，一般取1.05；QK为无功漏磁损耗；SK为变压器短路试验时电源侧的视在功率。

1.3 变压器经济运行区间划分

根据不同的负载率区间，变压器在运行时体现不同的经济性，划分为3个区间：经济运行区、最佳经济运行区和非经济运行区（如图2所示）。

1） 经济运行区（可运行范围）。βjZ2≤β≤1.00，此区间变压器损耗率低于其在额定负载的损耗率。2） 最佳经济运行区（优选运行范围）。1.33βjZ2≤β≤0.75，此区间变压器运行效率更高。3） 非经济运行区（大马拉小车运行范围）。0≤β≤βjZ2，此区间变压器损耗高，效率最低。

2 调节变压器经济运行的措施

配电变压器本身的损耗很大，为了节约能源、降低损耗，可以根据不同的情况控制变压器的运行情况，实现变压器的经济运行。

2.1 提高配电网的功率因数

提高网络的功率因数对于电力系统的运行意义重大。功率因数的提高能够有效减少变压器的需用容量。降低电能损耗、提高架空线路和变压器的输送电能的效率，即提高变压器的经济运行。现场中通常采用装设无功补偿装置提高功率因数的措施。

2.2 合理选择变压器的运行方式

常规变电站通常由两台变压器带负荷供电，其目的在于由于负荷的变化或季节影响到用电量时，改变变压器的运行方式。变压器的使用通常留有一定的裕度，低谷负荷可由单台变压器供电，高峰负荷由两台变压器同时供电，目的是使负荷处于最佳运行区域，减少配电变压器的有功损耗，使得网络处于最佳运行状态。

2.3 保证三相负荷平衡

电力系统中，由于轻载和空载的原因会导致系统三相系统的负荷分布不平衡，此时会产生不平衡电流、电压，增大系统的损耗。系统不平衡严重时，损耗可以增大到正常时的3倍。为此，需要采取一定的措施限制系统不平衡现象的发生，保证变压器的经济运行。

2.4 定期或不定期检查维护

电力变压器的常年运行势必会发生或大或小的故障，因此对变压器进行维护是十分必要的。不定期地对配电变压器进行巡视、检查，查看变压器油位，查看高低压套管有无闪络、放电痕迹；定期检查变压器接地是否良好，检测接地电阻及接地引下线是否安全等，确保设备的安全可靠运行。

3 结语

变压器运行中损耗非常大，对变压器的经济运行情况加以分析和研究十分有必要。本课题以变压器运行理论为根本出发点，兼顾不同的研究目的，提出实现变压器经济运行的措施，以期为电力行业的节能减排做出一定的贡献。

参考文献

[1] 张新宇.辽宁省城市配电网配电变压器经济运行统计分析[J].东北电力技术，2012（12）：43-48.

[2] 黄大集.配电变压器经济运行方式分析[J].电气开关，2013（1）：77-79.

[3] 杨庆华.配电网变压器经济运行策略探讨[J].科技论坛，2012（2）：32-35.

Abstract： The distribution transformer is one of the important equipment operating in power system， therefore economic operation and loss reduction can promote energy conservation and emission reduction. This paper put forward some measures to realize economic operation of the transformer on the basis of analyzing the theory of transformer energy saving and economic operation， so as to provide basic reference for energy conservation and consumption reduction in power system.

Key words： distribution transformer； economic operation； loss； energy conservation and emission reduction； measure