配电变压器经济运行模式探讨

摘要：结合多年实际运行管理和施工的经验，对配电变压器经济运行模式进行了探讨，并针对目前变压器运行管理存在的问题进行了分析，提出了相应的解决措施，以实现变压器安全、经济、稳定运行。

关键词：配电变压器，经济运行，综合能效费用，途径

中图分类号：TM4 文献标识码： A

有效降低变压器能耗，合理设置变压器数量和容量，优化运行方式，实现变压器安全、经济、稳定运行，是发、供电单位降耗增效的重要环节和内容。在这方面，民用配电变压器相对于输电变压器和工业配电变压器而言，使用更广泛，数量更大，同时，又受季节性天气变化因素影响，负荷波动更大，具有较大降耗增效的空间。目前在用变压器均为配电变压器，绝大部分都是民用负荷，且由于变压器是全年投入运行，且其供电季节性很强、峰谷差大、全年轻载和空载运行时间比较长，并有较大的三相不平衡。所以对配电变压器来说，经济运行节能潜力较大，同样存在较大的降耗增效空间。

1.变压器容量偏大造成的综合能效费用较高

在现运行的变压器中不同程度地存在“大马拉小车”、运行方式不合理等现象，造成变压器总体运行能耗较大，不能实现经济运行。同时，电力变压器设计时，设计部门考虑将来负荷发展需求，变压器容量一般选择偏大，远超出实际需求负荷，造成变压器轻载运行，综合能效费用较高。

解决产生此问题的途径：

为了提高变压器的总体运行效率，降低电费支出，特提出变压器经济运行这一目标。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荷，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电损耗。我们以每个独立变电站内的变压器为研究对象，对变压器进行为期一年的负荷监测和相关技术数据的采集，根据采集的数据，绘制出年度季节性负荷波动曲线，再通过综合能效费用分析后，总结出变压器经济运行规律，最后确定变压器的数量与容量，合理调整负荷 对于那些“大马拉小车”（一般指变压器负荷率小于 30% 【1】）轻载运行的变压器，由于变压器长期不合理的轻载运行，容量得不到充分的利用，效率降低，可在低负荷季节内进行一些简单的调整，让一台变压器带原来两个台区的负荷，而让另一台变压器停运，且供电范围小于500m 。例如，只在采暖期用的换热站变压器，到了采暖期后就可以将其停运，换热站内剩余的一些较小负荷可由其他变压器负载运行。这样通过有效的调整负荷，使运行变压器负荷处于最佳经济运行区或其附近。

2.变压器负荷时重时轻造成的综合能效费用较高

对于配电变压器除了保证生产单位的正常供电外，绝大部分都是民用负荷（见附表1），民用负荷的特点是负荷时轻时重，在中午12： 00-13：00和 18： 00 ～19： 00 的中晚高峰时段负荷较重，同时，又受季节性天气变化因素影响，负荷波动更大，在7、8、9夏季负荷较重，而在冬季负荷又较轻，这也造成了供电系统变压器有时过负荷，有时负荷又很轻的现象。同时民用负荷单相用电负荷所占比重较大，远大于三相用电负荷，普遍存在三相不平衡现象，这都将大大增加功率损耗，使变压器损耗增加。

附表1：水电中心变压器负荷性质统计

解决产生此问题的途径：

在夏季民用电的最高峰期，两台变压器等量配置，变成差量配置运行，容量配置比例为4：6，实现容量梯次配置，负荷低峰期时单台运行容量小的变压器，年度平均负荷时运行容量较大的一台变压器，用电高峰期时，两台同时运行，根据实际情况选择分列运行或并列运行方式。在每天用电的高峰期可以调整部分生产用电，例如将绿化用水、排污用水等为民用高峰让路。在不增加变压器投运容量的情况下，确保民用电的正常、连续供电，满足民用电的需要。

附表2：变压器经济运行模式设想

3.变压器功率因数较低造成的综合能效费用较高

随着人们的生活水平不断提高，用电负荷也在逐年增加，电网的功率因数也发生了很大的变化，原有的无功补偿装置已经远远不能满足需要。部分单位又对用电功率因数的认识不够深刻，甚至将功率因数补偿装置闲置起来不予投运，造成变压器总体功率因数偏低的现象，且部分电网中还存在着一些老的高耗能变压器，造成电网线损率过高。

附表：3：水电中心在用变压器型号统计

解决产生此问题的途径：

采用电容无功补偿，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。对于 50～80kVA 的变压器，一般设手动补偿回路；对于 100 kVA及以上变压器可设置自动补偿回路。无功补偿容量按变压器的额定容量10%～15%【2】计算，分设三个回路（可以手动或按时控制投切并联电容器），并将电容器和微机型无功功率自动补偿控制器集中安装于变压器配电箱内。另外，要严密监测电网功率因数的变化情况，发现问题，立即采取措施，重新调整负荷分配，重新计算变配电所的功率因数和加装无功功率补偿装置，从而提高变压器的用电功率因数。尽量使用新型节能变压器，例如，S9 变压器价格虽高于 S7 约20 % ，但损耗指标比 S7 低约 21 % ，购 S9 所多支付的资金可以在 2～3 年内从节约的损耗电费中收回，虽然一次性投入相对高些，但长期运行是经济的。

4.变压器三相不平衡造成的综合能效费用较高

对于配电变压器，单相用电负荷所占比重较大，远大于三相用电负荷，普遍存在三相不平衡现象，这都将大大增加功率损耗，使变压器损耗增加。

解决产生此问题的途径：

在供电相同负荷的条件下，当三相负荷不平衡达到最大时，变压器的有功功率损耗可达三相负荷平衡时有功功率损耗的3倍。同时，三相负荷不平衡还会造成低压线损的增加。在输送相同功率的条件下，三相负荷不对称运行造成的变压器和低压线路的损耗较对称运行要高得多，运行极不经济。三相严重不平衡时，还可能产生中性点偏移。因此，在日常用电管理中，要对单相负荷特别是大功率单相负荷所接相别认真进行管理，每年夏、冬用电高峰季节时做好变压器负荷测试工作定期对三相负荷不平衡度进行测量，当三相负荷不平衡度大于 10 % 时要及时进行调整。

5.结语

合理设置变压器数量和容量，优化运行方式，有效降低变压器能耗，从而实现变压器安全、经济、稳定运行。

参考文献：

【1】中国电力企业联合会科技服务中心组编，胡景生主编《变压器能效与节电技术》

【2】湖南省建筑电气设计情报网组织编写，戴瑜兴，黄铁兵，梁志超主编《民用建筑电气设计数据手册》第二版