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摘要：电力变压器是电力系统中重要的设备，其在电力系统运行中起着至关重要的作用。配电变压器是电力系统末端配电网中传输、分配、调控电能的重要的电力装置。配电变压器的总数和容量都很庞大，在运行过程中变压器自身产生的有功功率和无功功率损耗非常巨大，占电力系统总功率损耗的很大比例。本文分析了配电变压器经济运行模式，探讨了实现配电变压器经济运行模式的措施。
关键词：电变压器；经济运行；模式；措施；
变压器经济运行是在确保变压器安全稳定运行和保证供电电能质量的基础上，充分利用现有设备和资金，通过合理选择变压器的型号和容量，择优选取变压器经济运行方式以及改善变压器运行条件等技术措施，达到减损降耗，节约电能并延长变压器使用寿命的目的。变压器是一种用途非常广泛的用电设备，涉及到整个社会各个行业。目前变压器处在一个较快的更新换代时期，有大量的不同型号的新旧变压器在运行中，由于资金观念等方面的原因，这种现象还将持续一个较长的时期。
一、变压器经济运行模式
1.经济负载系数。变压器在传输电能的过程中自身要消耗一定的功率，包括有功功率损耗与无功功率损耗。在变压器的经济运行中还有综合功率损耗的概念，综合功率损耗即有功功率损耗和因其消耗无功功率而使电网增加的有功功率之和。变压器在传输电能的过程中，自身损耗功率与其传输功率的百分比称为功率损耗率ΔP %，它与负载率β是二次曲线关系，如图1 所示。从图中可以看出，功率损耗曲线上始终存在一个最低点，这个最低点的负载系数叫有功经济负载系数，用βjp 表示。同理对变压器无功功率损耗率ΔQ％及变压器综合功率损耗率ΔPz％求导可得无功经济负载系数βjq 和综合经济负载系数βjz。
2.变压器经济运行区间的划分。变压器运行的经济负载系数可通过变压器的技术参数计算，实际运行中变压器的负载是变化的，根据有关原则，以综合功率经济运行为例，变压器运行区间有如下划分：
（1）经济运行区(可运行区)， 2βjz ≤β≤1。在此区间变压器损耗率低于其在额定负载的损耗率，即其运行效率够额定负载下的效率。
（2）最佳经济运行区( 优选运行范围)，。变压器运行在此区间时效率更高。
（3）最劣运行区(大马拉小车运行范围)，0<β< 2βjz。在此区间变压器损耗最高，效率最低。对于有功功率经济运行区和无功功率经济运行区，βjz 依次用βjp、βjq 替换。不同型号变压器的β值有大有小，经济运行区间也就不同。常用的S7、S9、S11 系列变压器综合经济负载系数范围分别为0.4-0.44 和0.32-0.36，可见变压器在最佳效率区域运行时负载率不一定很高。随着新型节能变压器的发展，变压器的空载损耗越来越低，经济负载率越来越低，经济运行区间越来越宽，如S11 型变压器最高效率的负载率仅为34%左右，最佳经济运行区范围为0.12-0.75。所以确定变压器是否“大马拉小车”仅根据容量的利用率(小于50%)是片面的。
二、配电变压器经济运行控制器设计
1.硬件设计。
（1）结合变压器经济运行控制的需要和控制系统整体结构的约束以及电力自动化装置辅助功能的考虑，配电变压器经济运行控制器应具有采集交流电压、交流电流量和频率，并有功率计算（无功功率、有功功率、功率因数）及谐波分析功能（2-15次谐波）； 具有不同接口及现场断路器状态的采集功能；对于电流、电压、频率、功率等电量信息能长期存储，同时能对状态信息和事件顺序进行记录，并可实现现场查询、设置和远程查询、设置的功能；通过现场低压开关DL2 和DL4、高压开关DL1 和DL3 和低压母联开关DLM 的投切，实现2 台配电变压器经济运行功能。基于功能要求和处理器性价比分析，确定采用高性能型32 位单片机作为核心处理器，提供多个数字接口，采用具有强大的数据处理和转发功能的实时多任务操作系统，满足系统的通信要求。
（2）装置硬件结构具有监控容量的灵活配置的特点，可同时接入多种自动化设备（如综合自动化装置、站端FTU、TTU、DTU 装置、抄表系统），并将实时数据向主站转发； 采用高性能32 位CPU 为核心处理器， 高硬件配置使系统具有非常强大处理能力； 配备大容量电子盘；内部时钟RTC，使终端能准确地记录SOE，并能实现带时标存储电度量数据；使用Flash存储技术，采用文件系统， 存储容量4MB，掉电不会丢失数据；最大12 路脉冲量输入，脉冲采集具有光电隔离电路， 支持状态量的输入采集；人性化设计，高亮度LCD 显示，一目了然，全中文操作界面；具有当地维护调试功能，提供当地维护接口，使得运行人员可轻松完成一切设备维护。
2.软件设计。开发了频率、电压、电流的交流采样模块；有功功率、无功功率、功率因数和谐波分析的数据处理模块；配电变压器经济运行决策模块，决策与控制输出；人机交互模块，接收并执行实时命令，远程/现场参数设置、查询功能等；电流、电压、频率、功率等电量数据存储模块；开机、关机时间、各模块工作状态的状态信息和事件顺序的记录与处理模块；通过专用串口实现对管理板现场维护和通过以太网实现远程维护的维护模块。
三、实现配电变压器经济运行模式的措施
配电变压器是配电系统中的主要设备，是一种高效率转换电能的电力设备，在实际运行中，配电变压器损耗比较大，通过选取变压器的最佳运行方式，合理调整负荷分配，提高功率因数，可以有效的降低配电变压器的损耗，实现经济运行。
1.提高配电网的功率因数。目前，在我国运行中的电网中，低压电网的配电网的功率因数一般偏低，引起了电能损耗较大，直接影响到输电线路和配电变压器的经济运行。变压器输出一定有功功率时，其输出容量与变压器的功率因数成反比，所以提高功率因数就能减少变压器的需用容量，就可以提高变压器的供电能力。因此，提高电网的功率因数对于变压器的经济运行方式有重大意义，工程中一般通过装设无功补偿装置，提高整个电网的功率因数，达到减少电能损耗的目的。
2.合理选择变压器的运行方式。在配电网改造时，要考虑到变压器负荷增长的需要，一般都留有一定的备用余量，因此变压器在容量选取时一般选择偏大，而配电网的季节性很强，峰谷差大，这就要求充分利用配电网供电系统的特点，避免出现配电变压器过负荷或轻负荷的现象。如果双变压器供电时，在低负荷时就需要进行一些调整，由一台变压器带负荷，另一台变压器停运。在负荷高峰时，由两台变压器并列运行供电。通过调整变压器的运行方式，使运行变压器负荷始终处于最佳运行区或其附近，这样就可以达到减少配电变压器有功功率损耗的目的，保证整个配电网供电系统经济运行。
3.保证三相负荷平衡。低压配电网中的配电变压器的轻载和空载运行时间比较长，在全年运行时间中占有很大比例，运行中会有较大的三相不平衡的状态。如果三相负荷分布不均衡，会出现不平衡电流，产生不平衡电压，会大大增加功率损耗，使变压器功率损耗增加。在向相同容量的负载供电时，当三相负荷不平衡达到最大时，变压器的有功功率损耗是三相负荷平衡时有功功率损耗的三倍。所以应尽量使三相负荷平衡，当三相不平衡度超出正常范围时应及时进行调整，保证配电变压器的经济运行。
变压器的经济运行是在确保变压器安全运行和保证供电质量基础上充分利用现有设备，通过择优选取变压器经济运行、负载调整的优化、变压器运行位置的优化组合以及改善变压器运行条件、提高变压器功率因数等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损耗，达到配电变压器经济运行的目的，减小了电网的损耗和负担。
参考文献：
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[3]陈雪梅，吕桂庆．关于变压器经济运行节电技术的探讨[C]．电力管理及应用技术研讨论文汇编，2011．
论文作者:王冠嵘
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期
论文发表时间:2015/10/12
标签：变压器论文; 经济运行论文; 功率论文; 负载论文; 功率因数论文; 负荷论文; 电能论文; 《基层建设》2015年18期论文;