变电站主变压器经济运行方式研究

朱雷，朱秋平

（国网山东省电力公司冠县供电公司，山东聊城，252500）

0 引言

社会经济的快速发展对电力能源供应提出了更高要求，在电力生产和供应过程中，资源消耗巨大，对电力行业的可持续发展造成巨大威胁。变电站主变压器的运行经济性直接影响着电网经济效益，为解决电力资源的供需矛盾，必须采取有效措施降低电网消耗，特别是主变压器的消耗。选择合理的主变压器运行方式，可以实现经济运行目标，在为社会经济发展提供稳定支持的同时，将各项不必要的能耗降至最低。因此，有必要对变电站的主变压器经济运行方式进行研究。

1 变电站主变压器运行特点

1.1 变电站主变压器工作原理

主变压器是变电站中的关键设备，以电磁感应原理为基础，实现电能到负载之间的转化和传递。主变压器的工作流程可分为两大部分，在前一阶段，主变压器的一次绕组连接交流电源，交变电流流过绕组，会在绕组内形成磁通，铁芯在磁通作用下产生交变磁通，即通过一次绕组完成电能到磁能的转化。在后一阶段，绕组在电磁感应的作用下，产生感应电动势，原、副边绕组会出现电流过载，在此过程中，磁能在此转化为电能，并能够被安全使用。

1.2 变电站主变压器的负载损耗关系

在变电站中，主变压器的有功功耗主要由变压器空载损耗和变压器负载损耗构成。主变压器的空载损耗与其负载变化没有关系，由变压器铁芯决定。主变压器的负载损耗则受变压器绕组的铜线圈影响。因此，实际影响变压器负载损耗的因素是铜线圈损耗，当符合出现变化时，变压器绕组的铜线圈就会出现损耗，控制变压器负载损耗的关键就是对铜线圈损耗的控制。可以通过合理选择主变压器运行方式来实现这一目的，使用合适的变压器材料确保变压器的稳定、经济运行。

1.3 某变电站主变压器的主要参数

关于变电站主变压器损耗的技术参数主要是指有功功耗和无功功耗。以某变电站为例，该变电站的电网负荷主要随季节变化，在夏季用电高峰期间，电网负荷量过高，单台主变压器已经无法满足供电需求，但是在用电低估期，变电站负荷还未达到单台主变压器的容量。该变电站目前采用两台双绕组主变压器，变压器的主要参数如下：（1）1#变压器视在功率为5000kVA，空载损耗为4.86kW，额定负载损耗为35.37kW；（2）2#变压器视在功率为5000kVA，空载损耗为5.687kW，额定负载损耗为29.86kW。

2 变电站主变压器的经济运行制约因素

频繁切换还会给主变压器运行带来安全隐患。但由于电网峰谷负荷差异较大，需要通过变压器切换满足供电需求。因此，会产生较高的能耗，而且容易缩短设备寿命，与经济运行要求不符。

3 提高变电站主变压器运行经济性的建议对策

3.1 合理选择变压器的型号及参数

合理选择主变压器型号及技术参数是提高变压器运行经济性的基本保障。在选择变压器型号时，要对变压器容量和变电站的实际运行需求进行分析，计算变压器容量能否满足正常供电的电压要求。根据实际运行情况确定投入变压器的数量，并在使用过程中，对变压器工作效率进行有效控制，从而达到降低运行能耗的目的。合理选择变压器型号，可以在提高运行效率的同时，减少不必要的能耗，提高变压器运行经济性。在此基础上，对变压器技术参数进行合理确定，避免变压器因处于超负荷运行状态影响使用寿命和供电稳定性。在确定运行参数时，还要确保变压器能够满足并列条件。一般变压器装置容量比应控制在3:1范围内，从而使变压器保持低能耗运行状态。

3.2 并行状态下的经济运行方式

变电站在高复合运行状态下，需要将多个变压器在同一系统内并行运行。由于变压器的型号、技术参数等多存在差异，容易导致部分变压器处于高能耗运行状态。因此，要对变压器的并行运行方式进行合理设计，对其进行运行经济性分析，根据实际变电站运行情况，对不同状态下变压器运载情况和功率损耗情况进行具体分析，通过详细的数据计算确定运行方式。比如在上述变电站中，设置有两台主变压器。可以根据变压器参数计算出临界负载功率，以综合功率最小为原则，合理设置经济运行方式。两台变压器单独原型的临界负载功率和并列运行临界负载功率分别为2334kVA和2406kVA，经计算可以得出，负载功率在1937kVA以内，采用1#变压器单独运行方式经济性较高，负载功率在1937~2406kVA之间，采用2#变压器单独运行方式经济性较高，若负载高于2406kVA，则采用并行方式经济性较高。

3.3 时段控制方式

对变电站主变压器运行情况的调节实际是根据具体状态下电网负荷参数，快速切换电压，确保电压能够满足用户用电需求。这也导致变电站主变压器在平时的运行过程中需要进行频繁的切换操作，不仅会产生较大的电能消耗，还会影响变压器的使用寿命。针对这一情况，可采用分时段控制的方法，首先对变电站日负荷变化情况进行记录和分析，绘制日负荷变化曲线，反应变压器运行的实际需求。根据日负荷变化曲线，制定不同时段间的变压器运行参数控制对策。在用电高峰时段，可采用备用变压器分担运行负荷，在负荷时段，则将变压器及时撤除，避免出现电能浪费。

3.4 降低变压器运行能耗

变电站主变压器的经济运行指标是衡量器是否处于经济运行状态的关键指标，主要有变电站的变压器工况站总工况比例决定。在合理制定变压器运行控制策略，做好变压器切换控制的基础上，还要充分考虑变压器自身耗能的影响，采取无功补偿措施、优化电力线路、更换变压器硬件等方式，降低变压器自身的运行能耗，从而达到经济运行的目的。随着现代科技的快速发展，变压技术日新月异，变电站只有及时引进新的技术设备，才能不断提高变压器运行的经济性。

4 结束语

主变压器是变电站中的关键设备，其运行经济性对整个电力系统的运行经济效益有重要影响。通过对主变压器的运行特点和经济运行的制约因素进行分析，可以找到变压器能耗的主要产生原因，从而为变压器运行控制提供依据。在此基础上，合理选择变压器型号和运行参数，采用并行运行方式和分时段控制方式，可以有效境地变压器运行能耗，提高变电站运行经济效益及社会效益。

[1]郑俊新,席庆勇.合理选择变电站主变压器经济运行方式的必要性[J].电子制作,2015,(05):274.

[2]印章芹.变电站变压器经济运行方式的探讨[J].科技信息,2013,(22):116-117.