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利用变压器的效率曲线合理组织电力网的经济运行

2017-08-30蒋涛四川省绵阳市河道管理局

科学中国人 2017年17期
关键词:主变经济运行损耗

蒋涛四川省绵阳市河道管理局

利用变压器的效率曲线合理组织电力网的经济运行

蒋涛
四川省绵阳市河道管理局

在电力网的运行中,变压器的有功损耗是不容忽视的,它约占整个线损指标中的10%—30%。变压器的功率损耗是由铁芯损耗和绕组损耗组成的,绕组损耗要随负荷的变化而变化。在变压器运行时,根据其负荷变化和变压器的固定参数,可以制定出变压器的效率曲线,利用它,可以合理组织电力网经济运行,使系统尽量处于最佳运行状态,又能降低损耗,使变压器达到最佳工况。

一、数学模型的建立

当有N台同容量变压器并列运行时,其变压器的总损耗△PT(n)为:

变电站输出的有功功率为:

SN表示一台变压器的额定容量;

△Po、△Pd分别表示变压器的空载损耗和短路损耗;

Ssr、Psr分别表示输入变电站的视在功率和有功功率;

Psc表示变电站输出的有功功率。

COSϕsr为变电站的输入功率因素,则有:

变压器的效率用η表示,则有:

把(A)、(B)、(C)式带入(D)式,整理后有COSϕsrCOSϕsr是两个变量。因此,η是Ssr、COSϕsr的二元函数。

sr

我们来求它的极值条件,对(E)式求偏导函数

COSϕsr不同值时,η'max有不同的值。

然而,在实际系统运行中,功率因数不可能达到极值条件的要求。从上面数学模型看出,变压器的效率是随功率因素和负荷的变化而变化的。

二、效率曲线的制作

表1

下面,我们以电力网常采用的2×5000KVA容量的变电站为例,来说明效率曲线的制作和运用:

S9系列5000KVA变压器的参数为:△Po=4.2kw,△Pd=27.9kw。当通过主变的负荷发生变化时,通过计算其效率有下列值。(见表1)

从表1数字直观地看到(也可从式(E)的效率曲线方程式),在同一负荷率情况下,随着COSϕsr的增加,效率值也越高;在同一COSϕsr值情况下,随着负荷率的增大,效率也增大,达到一定值后,效率反而下降。以此说明变压器的效率是有极值的,同我们前面解析分析是一致的。

当COSϕsr=0.8时的效率曲线见图1。

由效率曲线图可知,在负荷率较小时,投入一台主变比两台主变并列运行时的效率高,随着负荷率增大,两台主变并列运行时的效率高。那么,究竟在多大负荷率情况下,投入一台或两台呢?只要我们找到效率曲线点所对应的负荷(称为临界负荷SLJ),就可以确定其经济运行方式。

N台和(N-1)台效率曲线相交时,有ηN=ηN-1,由(E)式有:

图1 效率曲线图

当输入功率Ssr<SLJ时,宜投入(N-1)台变压器并列运行;当Ssr>SLJ时,宜投入N台变压器并列运行。

对于上例,其临界功率由(G)式有

三、结论

根据效率曲线,可以合理组织变压器经济运行。一般情况下,可少损失数万千瓦时电量,甚至可达到十万千瓦时电量,若负荷的功率因数较低时,变压器的电能损失减少量就更加明显。对于一个由若干变电所形成的电力网来说,若系统都组织变压器经济运行,那么光变压器损失这一项就可以少损失电量达数十万千瓦时。因此,每个变电站都根据主变参数作出各自的效率曲线,并确定其临界功率,以便根据季节性变化的负荷组织变压器经济运行,尽量提高功率因数,使变压器工作在高效区或接近高效区。在地方电力网中,枯水期电力严重不足,严重地影响了工农业生产和人民生活,产生了极大的社会影响,系统的经济运行就显得更为重要了。在这期间,除组织变压器经济运行外,一方面可以利用系统中的无功容量,尽量提高系统的功率因数,另一方面,可根据各变电站的负荷情况,参照变压器的高效区,合理分配变电站的负荷,以减少电能损失,充分发挥每一千瓦时电的利用率。

对于主变台数大于两台的变电站,利用变压器效率曲线进行经济运行,其效果更为明显。

有些采用母子式容量的变电站,其效率曲线的制作可参照上面作法,但要注意:

①其容量不同,各种损耗参数也不同;

②变电站的容量不能全部利用。

蒋涛(1959-),男,汉族,四川省绵阳市人,四川省绵阳市河道管理局副局长,高级工程师,大学本科,研究方向:水利电力工程的建设运行及管理。

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