電力變壓器經(jīng)濟運行區的研究

電力變壓器是應用極為廣泛的電氣設備，從發(fā)電、供電直到用電，一般需經(jīng)過(guò)約5次變壓過(guò)程，每次變壓都要產(chǎn)生電能損耗。由于變壓器臺數多，總容量大，所以在電力系統中，變壓器的總損耗約占總發(fā)電量的8%。因此，對電力變壓器經(jīng)濟運行區的研究具有重要意義。

　　變壓器綜合功率中的空載損耗為ΔPoz，綜合功率中的額定負載損耗ΔPdz，變壓器綜合功率損耗為ΔPz=ΔPoz β2ΔPdz，其中β為變壓器負載率。因變壓器實(shí)際負載總是在一定范圍內變動(dòng)，不能用某一個(gè)量值來(lái)評價(jià)其運行工況優(yōu)劣，需要用運行區來(lái)評價(jià)，現分析如下：

　　1　單臺變壓器經(jīng)濟運行區的確定

　　單臺變壓器綜合功率損耗率ΔPz%，如式(1)所示：

　　ΔPz%=ΔPoz β2ΔPdz÷βSecosφ2 ΔPoz β2ΔPdz　　　　　　　　　 (1)

　　根據上式可得變壓器綜合功率損耗率的特性曲線(xiàn)，如圖1所示。

　　由圖可見(jiàn)，負載系數β在0≤β≤βz范圍內，ΔPz%為遞減函數，在βz≤β≤1范圍內，ΔPz%是遞增函數，但其曲率比遞減時(shí)小得多(變化比較平穩)。

　　變壓器長(cháng)期滿(mǎn)載運行應視為安全合理的，因此，變壓器經(jīng)濟運行區的確定原則應為：變壓器在額定負載條件下運行作為經(jīng)濟運行區的上限值，故得出βj1=1的數值。經(jīng)濟運行區的下限對應的損耗率如圖1所示，要與額定損耗率相等。而變壓器在額定負載時(shí)(β=100%)，損耗率ΔPe%的計算式為：ΔPe%=ΔPoz ΔPdz÷Secosφe ΔPoz ΔPdz　　　　　　 (2)

　　式中cosφe——變壓器額定負載時(shí)的功率因數

　　當變壓器負載率為βj2時(shí)，其綜合功率損耗率ΔPj2%的計算式為：

　　ΔPj2%=ΔPoz βj22ΔPdz÷βj2Secosφ2 ΔPoz βj22ΔPdz　　　　　　　　　(3)

　　因為ΔPj2%=ΔPe%，所以可得下列關(guān)系式：

　　ΔPoz ΔPdz÷Secosφe ΔPoz ΔPdz=ΔPoz βj22ΔPdzβj2Secosφ2 ΔPoz βj22ΔPdz　(4)

　　在上式中Secosφe》ΔPoz ΔPdz，βj2Secosφ2》ΔPoz β2j2ΔPdz，故分母中的ΔPoz ΔPdz和ΔPoz β2j2ΔPdz可以略去不計，又因Secosφe≈Secosφ2，所以式(4)可簡(jiǎn)化為：ΔPoz ΔPdz=ΔPoz βj22ΔPdz÷βj2

　　由上式可解得：

　　βj2=ΔPoz÷ΔPdz=βz2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (5)

　　結論：經(jīng)濟運行區的上限βj1=1;經(jīng)濟運行區的下限βj2=βz2。

　　2　單臺變壓器經(jīng)濟運行區優(yōu)選運行段的確定

　　變壓器經(jīng)濟運行區包括了變壓器額定負載在內的較大負載范圍，在這個(gè)范圍的邊緣(如接近βj1，βj2的負載系數)，其損耗率與最低損耗率相比仍較高，有必要在經(jīng)濟運行區內確定優(yōu)選運行段。

　　確定優(yōu)先運行段的目的，是為了保證在此負載范圍內，變壓器的綜合功率損耗率比最低綜合功率損耗率增加會(huì )小于10%，從而實(shí)現高效降損的目標。

　　經(jīng)過(guò)論證分析，根據國標《GB/T13462-92工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟運行導則》，對變壓器最佳經(jīng)濟運行區的上限負載率定為βz1=0.75。

　　根據變壓器綜合功率損耗率特性曲線(xiàn)，可以找到與βz1=0.75時(shí)的對應點(diǎn)

　　βz2，βz2即為最佳經(jīng)濟運行區的下限值，如圖2所示。

　　由圖2可知，變壓器分別在βz1與βz2運行時(shí)，其綜合功率損耗率是相等的，所以可得如下關(guān)系式：

　　ΔPoz (0.75)2ΔPdz÷0.75Secosφ2 ΔPoz (0.75)2ΔPdz=ΔPoz βz22ΔPdzβz2Secosφ2 ΔPoz βz22ΔPdz

　　經(jīng)化簡(jiǎn)后可解得：

　　βz2=2ΔPoz÷1.5ΔPdz=1.333βz2　　　　　　　　　 (6)

　　結論：最佳經(jīng)濟運行區的上限βz1=0.75;最佳經(jīng)濟運行區的下限βz2=1.333βz2。

　　綜上所述，以變壓器的實(shí)際綜合功率負載系數β為據，可將變壓器運行區域分為三類(lèi)：

　?、僮罴呀?jīng)濟運行區：1.333βz2=βz2≤β≤βz1=0.75;

　?、诮?jīng)濟運行區：βz1=0.75β≤βj1=1及β2z=βj2≤β≤βz2=1.333βz2;

　?、鄯墙?jīng)濟運行區：0≤β≤βz2。

　　電力變壓器的無(wú)勵磁分接開(kāi)關(guān)亦稱(chēng)無(wú)載調壓開(kāi)關(guān)，它只能在變壓器停止運行，沒(méi)有激磁的情況下用來(lái)改變變壓器繞組的有效匝數，從而達到改變變比和變壓器輸出電壓的目的。因此，分接開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)設計容量較小，也不需要采取滅弧措施，且開(kāi)關(guān)操作也只限于手動(dòng)就地操作。但是由于變壓器缺油，開(kāi)關(guān)質(zhì)量差、維護不同、使用不慎、調檔不到位等情況發(fā)生，將會(huì )使整臺變壓器燒壞。在我們所檢修的電力變壓器中。因無(wú)載分接開(kāi)關(guān)故障導致電力變壓器損壞的約占25%。