浅谈降低变压器损耗的技术措施

[摘要]降低变压器损耗节约电能的主要技术措施是改善功率因数,合理控制变压器运行台数,停用轻载变压器等。

[关键词]功率因数 有功功率损耗 无功功率损耗

为了合理利用变配电设备,提高供电效率,应考虑如何减少电能损耗。降低变压器损耗节约电能的主要技术措施是改善功率因数、合理控制变压器运行台数、停用轻载变压器等

一、改善功率因数

无功功率消耗量大,会导致电流增大,使供电系统及变压器的容量增大,增大供电线路和变压器的功率损耗。采取措施降低供电设备消耗的无功功率以改善功率因数,从而提高供电能力,减少电能损耗。

变压器增加的供电能力,可用下式求出:

(1-1)

式中S b―变压器增加的供电能力,KV.A

S―变压器视在功率,KV.A

Qe―电力电容器补偿的容量,KVar

因此改善功率因数,对于选择合理经济运行方式的最佳负载系数,提高变压器的运行效率,降低变压器的功率损耗关系很大。为提高变配电设备的功率因数而采取的措施,其有功功率损耗并不增大,说明采取的措施合理。

已知变配电设备在提高功率因数后的年持续工作时间Y(h),可用下式计算年电能节约量:

W=P×T=[K (±Q )±(P)]T (KW .h )(1-2)

式中 W―电能节约量, KW .h

P―有功功率损耗,KW

T―时间,h

Q―无功功率损耗,KVar

K―无功功率经济当量,KW/ KVar

二、合理控制变压器的运行台数

下图表示变压器中的功率损耗与负荷的关系曲线,横坐标表示变电所的负荷,纵坐标表示变压器的功率损耗.从图可知,当变电所负载等于PA时,不管接入一台还是两台变压器,变压器中所产生的功率损耗是一样的。当负荷大于PA时,以接入两台变压器较为经济。负荷大于PB时,则接入三台变压器较经济。

企业变电所中安装有数台容量相同、特性相同的变压器时,需要根据负荷、有功功率和无功功率损耗特性及无功功率经济当量,计算出最经济的运行台数。设有n、(n+1)或(n-1)台变压器运行,则变压器的总损耗分别为

式中S―并列运行变压器的总负荷,KV.A

Se―每台变压器的额定容量,KV.A

P0―变压器空载有功损耗,KW

Q0―变压器空载无功损耗,Q0≈I0%×Se,KVar

Pd―变压器短路有功损耗,KW

Qd―变压器短路有功损耗,Qd≈ud%×Se,KVar

n―台数

K―无功功率经济当量,KW/ KVar

I0%和ud%分别为变压器空载百分数和短路电压百分数(以上数值可从变压器产品目录中查得)。

从式(1-3)、(1-4)、(1-5)可以求得

三、停用轻载变压器

企业变电所有多台变压器运行时,如果每台变压器的负荷率均低的情况下,停用负荷率最低的变压器以及合并负荷是可以节约电能的。但是,依据条件不同,有时停用变压器后,增大负荷的变压器所增加的损耗比停用的变压器损耗要大,此时需要进行节电效果的经济比较。

[例]车间配电所有两台560 KV.A变压器并列运行,每台变压器的负荷率均为40%,已知变压器的空载损耗为2.5 KW,变压器的短路损耗为9.4 KW,试计算用一台变压器的节电效果如何?

[解]P0=2.5 KW

Pd=9.4×( )2=1.5 KW

则两台变压器的总损耗为

P=2(P0+Pd)=2×(2.5+1.5)=8 KW

若停用一台变压器,则变压器的负荷率为80%时:

P0=2.5 KW

Pd=9.4×(80100)2=6 KW

变压器的总损耗为

P=P0+Pd=2.5+6=8.5

停用一台变压器后,其总损耗不但没有减少反而稍有增加。

变压器在各种运行方式中,有功损耗和无功损耗是随着负荷的增加而非线性变化的。因此,在某一负载系数条件下运行时,使其有功损耗和无功损耗为最低,即当变压器损耗率最低或效率最高时,空载有功损耗P0和无功损耗Pd相等,此时的负载系数称为最佳负载系数,用βj表示,即

(1-6)

一般配电变压器的Pd为P0的3～5倍,故可认为在40%～70%额定负荷时,变压器的效率最高。

变压器最低损耗率可按下式计算

(1-7)

根据式(1-6)、(1-7)可计算出各种规格、型号变压器的最佳负载系数和最低损耗率。根据变压器的负载系数选择停用轻载变压器.

实践证明,通过改善功率因数,根据变压器特性参数和负荷情况合理控制变压器运行台数,停用轻载变压器可降低变压器损耗,节约大量电能.

参考文献:

[1]A劳顿.MG塞.电气工程师技术手册[M].北京:机械工业出版社,1991.