变压器的经济运行分析及选择方式探讨

摘要：变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。

关键词：变压器；励磁电流；磁滞损失；短路损失；功率；功率损失

Abstract: the transformer is to point to in economic operation of the power transmission under the same conditions, through the according to select the best operation and adjust load, make the transformer power loss minimum. Economic operation is give full play to the transformer performance, reasonable selection of operation mode, so as to reduce power consumption. Transformer economic operation without investment, as long as strengthening, electricity for scientific management, can achieve a power saving and improve the power factor of purpose.

Keywords: transformer; Exciter current; Hysteresis losses; Short circuit loss; Power; Power loss

中图分类号： TM4 文献标识码：A 文章编号：

1概述

1.1变压器的技术参数

（1）空载电流。空载电流的作用是建立工作磁场，又称励磁电流。当变压器二次侧开路，在一次侧加电压U1e时，一次侧要产生电流Io――空载电流。通常ZmZ1，则Z1可以忽略。

Io=U1e/（Z1+Zm）

式中：Z1―变压器一次阻抗；Zm―变压器激磁阻抗

（2）空载损失。由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损失是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热，其损失大小由磁滞回线决定。

（3）短路电压（短路阻抗）。短路电压是指在进行短路试验时，当绕组中的电流达到额定值，则加在一次侧的电压。

uk%=Uk/U1e *100%

从运行性能考虑，要求变压器的阻抗电压小一些，即变压器总的漏阻抗电压小一些，使二次侧电压波动受负载变化影响小些；但从限制变压器短路电流的角度，阻抗电压应大一些。

（4）短路损失。短路损失Pk是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失（亦铜损）。变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关，变压器铭牌规定的Pk值，指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损失。

1.2变压器存在经济运行的因素

变压器间技术参数存在差异，每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，及无功功率的空载消耗和额定负载消耗。因变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，所以上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器的运行方式运行。

2变电所变压器的经济运行

2.1容量相同、短路电压相同的变压器并列经济运行方式

容量相同、短路电压相同，也就是说，在多台变压器并列运行时，认为负载分配是均匀的、相等的。短路电压相接近的条件是变压器间的短路电压差值ΔUK%应满足下式要求：

ΔUK%=（ΔUDK%-ΔUXK%）/ΔUPK%*100%＜5%，（1）

式中：ΔUK%―变压器最大短路电压；ΔUXK%―变压器最小短路电；ΔUP%―并列运行方式中全部变压器短路电压的算术平均值。

2.2相同台数并列的运行方式

（1）两台变压器并列运行。两台变压器A、B并列运行时，组合技术参数的空载损失和短路损失为两台之和：

ΔP0=PA0+PB0，（2）

ΔPK= PAK+PBK，（3）

如有AB及CD两种两台变压器并列运行，其功率损失计算公式为：

ΔPAB=PAB0+ 2PABK，（4）

ΔPCD=PCD0+ 2PCDK，（5）

根据（4）、（5）式可解得临界负载系数L：

LP=[（PABO PCDO）/（PCDK PABK）]1/2，（6）

LQ=[（QABO QCDO）/（QCDK QABK）]1/2，（7）

LZ=[（PABZO PCDZO）/（PCDZK PABZK）]1/2 ，（8）

SL=2Se [（PABO PCDO）/（PCDK PABK）]1/2 ，（9）

如果SL的计算结果为虚数时，选择空载损耗较小的运行方式；如果SL为实数时，当负载小于临界负载时，选择空载损耗较小的运行方式，反之选择空载损耗较大的运行方式。

（2）多台变压器并列运行。如有N台变压器并列运行时，组合技术参数的空载损失和短路损失为各台之和：

ΔPNO=ΣPi0，（10）

ΔPNK=ΣPiK，（11）

如有甲、乙两种N台变压器并列运行，其功率损失计算公式为：

ΔPN甲=ΣPi0甲 + 2ΣPiK甲，（12）

ΔPN乙=ΣPi0乙 + 2ΣPiK乙，（13）

根据（12）、（13）式可解得临界负载系数L：

LP=[（ΣPi0甲ΣPi0乙）/（ΣPiK乙 ΣPiK甲）]1/2，（14）

LP=[（ΣQi0甲ΣQi0乙）/（ΣQiK乙 ΣQiK甲）]1/2，（15）

LP=[（ΣPiZ0甲ΣPiZ0乙）/（ΣPiZK乙 ΣPiZK甲）]1/2，（16）

SL=NSe [（ΣPi0甲 ΣPi0乙）/（ΣPiK乙 ΣPiK甲）]1/2，（17）

如果SL的计算结果为虚数时，选择空载损耗较小的运行方式；如果SL为实数时，当负载小于临界负载时，选择空载损耗较小的运行方式，反之选择空载损耗较大的运行方式。

2.3变压器经济运行方式的经济负载系数

由于变压器各种运行方式的有功损失和无功损失随着负载发生非线性变化的特性，因此就存在着在某一负载系数条件下运行，其有功损失和无功损失最低的情况，称此负载系数为运行方式的经济负载系数。单台变压器运行的经济负载系数：有功经济负载系数jP=（Po / Pk）1/2，（18）；无功经济负载系数jQ=（Io %/ Uk %）1/2，（19）

根据经验可知，随着变压器的容量增大，有功损失系数稍微下降，而无功损失系数则明显下降，特别是当变压器容量增大到10000KVA以上时，jP、jQ下降更加明显。随着变压器耗能参数的改善，经济负载系数jP有较大的下降，而jQ下降更加明显。所以，由于变压器的材质不同，容量不同，再加上制造水平不同，其经济负载系数jP、jQ存在着很大差异。

3 科学管理和变压器经济运行

3.1变压器制造和经济运行

变压器经济运行不仅取决于经济运行方式，同时更取决于变压器的制造水平。按变压器经常负载大致可以分为四种情况：一是经常处于满载或接近满载运行的变压器；二是经常处于多半载运行的变压器；三是经常处于少半载运行的变压器；四是经常处于轻载或空载运行的变压器。

当前制造厂出厂的变压器，经济负载率大都是40~60%范围，对上面的四类负载都不完全适应，特别是对满载或轻载运行的变压器损失率是很大的。因此，建议生产四个类型的变压器，其经济负载率分别为90%、65%、40%、20%.各用电单位都能根据变压器的负载情况选择相应的经济负载率的变压器。这样一来，各用电单位的变压器都能在经济运行区运行，就可以大量节约有功电量和无功电量。

3.2变压器更新和经济运行

设备更新的目的不单纯是消除其有形磨损，更是为了消除其无形磨损。只有不断更新的途径才能从根本上使设备损耗降低、效率提高，改善技术落后状况。更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约。但要增加投资，这里也存在一个回收年限的问题。变压器不是损坏后才更新，而是老化到一定程度，还要有一定剩值时就可以更新。变压器厂家对各种不同型式、不同容量的变压器的使用寿命都有规定，一般为20年。使用单位按这一规定年限提取设备折旧费，并进行变压器更新。

3.3技术管理和经济运行

（1）减少变压器的降压次数，就减少了变压器的损耗。

（2）在安全条件的允许下，对于变比小于2的变压器，尽量采用自耦变压器。自耦变压器和同容量的两线圈的变压器相比，有功和无功损耗要减小很多。

（3）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。

（4）变压器绕组的电阻随着温度增高而增大。对同一台变压器在同一负载下，如果温度越低，损耗也越低。因此，应作好变压器散热，降低变压器的温度。

4结束语

开展变压器经济运行办法，节电效果明显。充分利用现有设备条件，通过详细分析和严密计算，选择技术参数好的变压器和经济运行方式运行。通过加强供电的科学管理来实现变压器的经济运行。对不合理的运行方式，必须用新增设变压器实现经济运行。

参考文献：

[1] 潭正文.10kV配电网工程设计[J].城市建设理论研究，2011.