２０１３年第５期总第１２５期 ＳＩＬＩＣ０Ｎ ＶＡＬＬＥＹ 电力变压器经济运行分析 肖彬 （嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪６２８４００） 摘 要 变压器作为输配电系统的广泛应用的电压交换设备，节能潜力巨大，本文通过分析变压器的有功功率和无 功功率损耗类型及产生原因，结合实际负荷情况及现场情况，选择合理的变压器型号、容量及运行方式，针对其空载 损耗和负载损耗分别提出了降损节能的具体措施，提出了综合节能降耗方法，减少变压器的有功及无功功率损耗，实 现变压器的节能降耗及稳定运行提出了建议。 关键词变压器；有功损耗；无功损耗；负载率；功率因数；运行浅析 中图分类号：ＴＭ４０６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６ ７１—７５９７（２Ｏ１ ３）０３１—０８５—０２ 变压器是输电和配电的主要电设备之一，作为电压变换的 流的平方比的乘积。即：无功可变损耗：额定短路电压百分数 主要设备发挥的关键性的作用，特别是在电力被广泛应用到工 Ｘ额定容量Ｘ（负荷电流／额定电流）的平方。 农业生产和日常生活中，变压器的用途极为广泛，其作用也是 变压器在运行中的功率总损耗等于变压器有功功率损耗加 显而易见的。在节能减排，倡导厉行节约的新形势下 研究和 上因其消耗的无功功率使电网增加的有功功率损耗的总和。所 探讨变压器在变换电压及传递功率的过程中经济运行状况，有 以，我们在配置电力系统变压器时，要综合考虑变压器的最佳 着特别的现实意义和深远的历史意义。这是因为变压器效率虽 节电方案，既要考虑降低有功损耗，又要考虑降低无功损耗， 然很高，但因为在工农业生产和生活中应用的数量多，变压器 实现电力配置的综合最佳效益。 的容量大，且都是长年累月的从不间断的运行，其自身产生的 一般的说，变压器综合功率损耗Ｐ 计算式为： 有功功率损耗和无功功率损耗，其总损耗量合计在一起是一个 Ｐｚ＝Ｐ０ ＋Ｂ ＰＫｚ＝Ｐ０ ＋［Ｐ２／（Ｓｅ×ｃｏｓ ）］２ｐＫｚ＝Ｐ０ ＋［（Ｉｚ２Ｒ）／ 不容忽视的数字。我们知道，变压器的有功功率和无功功率损 （Ｓｃ Ｘ ＣＯＳ ）】 ＰＫｚ 耗与变压器的技术特性有着密切的关系，变压器的技术特性的 Ｐ０ 为空载综合功率损耗，ｋＷ； 一些指标直接关系到变压器的有功功率和无功功率损耗总量， Ｂ为平均负荷系数； 同时又随着负载的变化而产生非线性的变化，变压器的这种损 Ｐ 为负载综合功率损耗，ｋＷ； 耗占电网中的线损总量的部分比例，尤其在变压器轻负荷运行 Ｐ：为变压器输出平均功率，ｋＷ； 时这种损耗更大。据统计，变压器的损耗在中低压电网线损中 ｓｅ为变压器额定容量，ｋＶＡ； 约占２０％～３０％；据初步估算，我国变压器每年的总损耗约占 ＣＯＳ ４）为变压器计量侧的加权平均功率因数； 电力系统总发电量的１０％左右，如果采取有效措施，调整和优 Ｉ 为变压器二次侧额定电流，Ａ。 化配置变压器，把这种变压器的损耗每降低１％，仅变压器节 空载损耗 是只与变压器铁芯相关的常量有关，它不随变 能节电就可节约上百亿度，因此，研究和探讨变压器的运行状况， 压器负载的变化而变化。而负载损耗Ｐ 则为变压器绕组中的 对于电力能源的节约有着特别重大的意义。在此，笔者运用变 铜线圈电流损耗，与负载率平方成正比或者说与负载电流的四 压器的经济运行原理，分析推论变压器的相关技术参数，通过 次方成正比，负载电流越大，有功损耗也越大，空载时的有功 调整变压器的经济运行模式，合理地选择运行方式，依据相关 损耗最小；负载电流越大，有功损耗与无功损耗也越大。所以说， 理论和参数进行科学核算，优化配置，力争减少不必要的损耗 变压器的功率损耗主要与负荷变化影响的铜耗有直接的关系。 和浪费，努力提高变压器的配置方案与运行方式。 ２采取有效措施降低变压器损耗 １变压器的有功功率和无功功率损耗 ２．１减少变压器空载损耗 根据变压器的工作原理，我们知道，变压器在运行工作时， 本身会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器是有导线和 ２．１．１选择节能型配电变压器 铁芯组成的，在运行时导线产生热、铁芯导磁时产生涡流放出 在大力提倡节能减排，创建节约型社会的新形势下，选抒 热量，以热能形式放出的都称为有功损耗，磁滞的意思就是有 节能型配电变压器是减少变压器空载损耗的有效措施之一。应 剩磁没有全部转化成副线圈的电而产生的热量损耗。变压器工 选择节能型Ｓ１ １系列和非晶体合金配电变压器，彻底淘汰６４、 作时，由于铁芯的涡流、导线的电阻产生的发热性损耗就是有 ７３及ｓ７系列等功耗高的变压器。随着新材料和新产品的不断研 功损耗。由于电压与电流不同相位产生的功率损耗称为无功损 发，节能型变压器铁芯的硅钢片、铁芯的制造技术实现了突破 耗。有功损耗会导致电能流失，无功损耗会导致变压器效率降低。 性的改进，有效降低了变压器空载功率的损耗。如变压器的铁 变压器的有功损耗分为：有功不变损耗（铁损）和有功可变损 芯材料现在普遍使用的非晶态磁性材料２６０５Ｓ２等节能材料，使 耗（铜损）。变压器的无功损耗也是分为：无功不变损耗和无功 得非晶合金铁芯变压器的铁损仅为普通硅钢变压器的２０％，大 可变损耗二部分。有功损耗大约等于额定铜损与视在电流（负 大降低了变压器的空载损耗。 荷电流）和额定电流的平方比的乘积。即：有功可变损耗＝额 ２．１．２合理选择变压器容量 定铜损×（负荷电流，额定电流）的平方。无功可变损耗大约 合理配置选择变压器的容量，不仅有效降低“大马拉小车” 等于额定短路电压百分数与额定容量和（负荷电流）与额定电 的状况带来的空载高损耗，也避免“小马拉大车”致使变压器 超载、重载从而影响变压器负载损耗增加的现象，同时“小马 Ｔ 拉大车”也为配电线路的安全性带来隐患。因此，要根据用电 系统最大负荷量来选配合适容量的变压器，使得变压器容量配 ２．２．３提高配电网的功率因数 置既合理高效正常运转而又减低功率损耗。也可以根据用电系 提高变压器功率因数而降低有功功率损耗（％）一般按下 统线路负荷的实际运行情况，合理选择两台小容量变压器，如 公式计算： ． 在用电高峰时全部投运，而在负荷较低时配置“开一备～”模式。 ＝ ｏｏ％ ２．２减少变压器伍藏损耗 ｌ ＣＯＳ 仍 ｌ ２．２．１提高变压器钒载率 衡量变压器是否节能．一般来说，要看变压器利用率，变 上式中ＣＯＳ 、ＣＯＳ ＿＿＿一补偿前后的功率因数。 压器利用率５０％一７０％的．我们称之为最佳负荷率，用Ｂ 表示。 ＣＯＳ 可按下式计算： 。 我们如果按照这个标准来计算变压器容量，势必会客观的虚算 ｃｏｓ ：— ：：： ：：：一了变压器的容量．还会造成购置变压器的资金浪费。这就要求 我们另外引入变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率 ‘√ｐ ＋（Ｑ—ａｓｐ．来计算变压器容量，并利用ｐｉ：（ＰｏＺｑｒ￣＇Ｋｚ Ｔ）１／２＝（Ｔ√Ｔ） 式中，Ｐ一一负荷的有功功率（ｋＷ）；胨 ） １／２＂ｐ 来分析计算变压器的容量选择。 Ｑ…一负荷的无功功率（ｋｖａｒ）； ｒｒｂ表示变压器年投运时间，一般选择７５００ ｈ； Ｑ …一电容器补偿容量（ｋｖａｒ）。 ｔ表示年最大负荷损耗时问，可由年最大负荷利 当功率因数降分别从０．６０～０．９０提高到Ｏ．９５时，降低有功 用时数Ｔｍ查ｒｒｍ—Ｔ关系曲线来确定。一般要根据负荷 原功率因数 １ ０．６ ｌ ０．６５ ｆ ０．７０ ｌ ０．７５ １ ０．８０ ｌ ０．８５ １ ０．９０ 的性质２３００ ｈ－４５００ ｈ之间来定。因此，通过计算得出 降低损耗％ ｌ ６０ Ｉ ５３ ｌ ４６ ｌ ３８ ｌ ２９ Ｉ ２Ｏ ｌ ｌＯ １３．＿（１．３—１．８）１３ 。 但是，对于高层建筑中二班制运行特点的配电变压器，按 功率损耗见下表。 ｐ ｉ的正常计算出的容量还是偏大。同样还是加重了用户的购置 因此，应在配电网中装设无功补偿设备，监视系统的无功 设备投资。在这种情形下，为了既给用户节省购置设备投资， 潮流，减少无功电能输送，尽量使无功就地平衡，确保设备可 又能把电功损耗降低到最低。我们可以选择经济负荷率Ｂ．．＝ 投运率达９５％及以上，减少供电线路中的有功功率和电能损耗， （１～１．３）ｐｊ。 并降低线路中的电压损失与电压波动，以达到节约电能和提高 鉴于以上的分析和测算，我们在选择变压器容量时，不妨 供电质量的目的。 ２．２．４优化配电网布局 按变压器的负载率为７５％ ８５％来测算 这样，既为用电客户 优化网络结构是优化配电网布局的主要措施。优化网络结 节省设备购置费等开支，又适当的使变压器留有一定的负荷预 构首先要从降损节能的目标来实施，要合理控制供电半径和最 留容量。 长电气距离，供电半径的选择，主要是按电压降的指标来定。 ２－２．２优化配置变压器的运行模式 在配电网布局规划设计时，要克服短期行为的认识，从长计议， ２台符合并联运行条件的变压器ｌ襻和 ，当ｌ台和２台变 预先考虑远期负荷增长的需要，如新增用电负荷的可能。一般 压器运行的有效功率损耗相等时，其总 荷称经济并联负荷Ｓｊ， 情况下，使变压器靠近负荷中心。线路由电源向周围辐射，缩 相应的负荷系数称临界负荷系数ｐ ｉ，ｓ和１３ ｉ的确定如下： 短供电半径：１０ ｋＶ线路供电半径≤１５ ｋｍ；低压线路供电半径 ≤０．５ ｋｍ。同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压 ｓｊ＝ （后 ） （１） 损耗。同时，要充分考虑配电主干线路的电能损耗问题，把降 低配电主干线路的电能损耗降低到最低值，在现有的条件和可 能的情况下，增大导线截面，提前分流，转移负荷等方法，以 ｐ ＝ｓｊ／Ｓ （２） 减少配电主干线路的电压降，从而提高配电网末端的电压质量。 式中：Ｐｏ。、Ｐ０ ——分别为ｌ样、 变压器的铁损（ｋＷ）； 采取新型节能型变压器也是优化配电网布局的主要措施之 Ｐｋ。、Ｐｋ：——分别为１＃、 变压器在额定容量下的铜损 一。为提高供电可靠性，实现节能降耗的经济运行模式，建议 （ｋＷ）； ’ 选择节能型变压器。节能型变压器种类很多，如有叠铁心、卷 Ｓ ＳＢ：——分别为１＃、２＃变压器的额定容量（ｋＶＡ）； 铁心和非晶合金铁心等几种类型。卷铁心配电变压器其优点降 ｓ——变压器的总负荷（ｋＶＡ） 低变压器空载损耗约１０％一２５％，依变压器容量而变，有效降低 空载电流，从而实现节能降耗。近年来在我国逐渐推广，特别 是在国家电网二期农网改造中使用极为普遍。单相配电变压器 （Ｄ１０型）变压器便于安装并靠近负荷中心，与同容量三相变压 器相比，空载损耗和负载损耗都小，应用极为广泛。非晶合金 配电变压器和干式配电变压器等各有各的优点和不足。变压器 的选用要考虑的因素很多，要根据用电负荷、用电场地等客观 条件科学选配安装。要坚持因地制宜，好中选优，量力而行的 原则。尤其是要抓住农网建设与改造的契机，坚持科学规划、 合理淘汰高耗能变压器，不断提高用电质量。 Ｓ（ｋＶＡ） ３缩柬语 图１变压器的有功损耗和负荷的关系曲线图 综上所述，开展变压器经济运行范围广，节电方式很多， 从图１可知，实际负荷Ｓ＞ｓｊ时，并联运行是经济运行； 对于变压器的经济运行模式，要因地制宜，结合实际负荷情况 ｓ＜ｓ；时，单台运行是经济运行；Ｓ＝Ｓｊ时，两种运行方式都是经 及现场情况，充分利用现有的设备条件，要对现有的变压器技 ；寺（下转第１０３页）； ２０１３年第５期总第１２５期 ＳＩ ＬＩＣ０Ｎ ＶＡＬＬＥＹ 图层面板，按住Ｃｔｒｌ＋Ｅｎｔｅｒ键，人物被顺利抠出。 使用直接选择工具，移动锚点。 ７）将抠出的人物放人新建的文件内，按ｃｔｒｌ＋Ｔ后调节图像 ３）在用滤镜一抽出命令抠图的时候，用边缘高光器工具勾 大小，将调整好的图像另存为ｊＰｇ格式的。 勒完之后，要使用填充工具对勾勒区域进行填充，但是填充的 ３．２抠出资料盒 是整个图像。 由于文件盒的边缘成直线形，所以使用多边形套索工具进 处理方法：在勾勒的线条不闭合的情况下，填充的是整个 行抠图。 图像。所以要再检查一下线条，看一下线条是否闭合。在使图 像边缘的图像闭合后，在进行填充，对图像进行预览，如果图 ３．３抠出阀门 像不完整或出现多余的部分，再用橡皮工具进行修改。 由于阀门的外形比较复杂，并且与背景的反差不大，所以 使用钢笔工具进行了抠图。 ５总结 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ提供多种抠图方法，实际应用中应根据图像的特 ４抠图过程中常见的问题和处理方法 点来选择抠图方法。另外还要注意每一种抠图方法不是独立的， 下面是抠图过程中常见的几个问题和解决方法。 如果需要抠出的图片较为复杂，可以将几种抠图方法结合起来 １）在使用通道抠图的时候，往往选择的单色通道黑白的反 使用。 差度不大，然而抠出的图像不完整，或抠出了多余的图像。 处理方法：使用曲线调节图像的明暗度，将图像的反差值 调大。在单色通道反相之后，再使用曲线命令进行调节，然后 参考文献 再使用画笔工具进行修饰。这样抠出的图像较完整。 ［１】神龙影像．Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ５中文版从入门到精通［Ｍ］．人民邮电 ２）使用钢笔工具沿着图像边缘进行抠图时，描的边缘不精确。 出版社，２Ｏ１２． 处理方法：使用转化点工具和直接选择工具进行微调。在 ［２】（美）Ａｄｏｂｅ￣司．Ａ ｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ５中文版经典教程 使用转化点工具调节时，可以沿着图片边缘，拖拽方向柄，或 ．人民邮电出版社，２ ０１０． （上接第８６页）’ 术参数进行严密的计算分析，选取最佳技术参数的变压器，选 ［４］苏佩颜．实现变压器的节能降耗及稳定运行探究一【Ｊ］．云南电 择合理的变压器型号、容量及运行方式，运用综合节能降耗方法， 力，２００９（０６）：９８－１ ００． 减少变压器的有功及无功功率损耗，实现变压器的节能降耗及 ［５］武汉港．试论变压器节约电能和提高供电质量［Ｊ】．北京电力 稳定运行，从而实现变压器的经济运行。 大学学报自然科学版），２０１１（０２）：５９． 参考文献 ［６］张明楷．在配电网中装设无功补偿设备的探索［Ｊ］．创新科 ［１］周绍清．浅谈变压器现有的技术参数的调整［Ｊ］．四川电力大 技，２０１１（１２）：３９—４０． 学学报自然科学版），２０１１（０２）：５９． ［７］刘和刚．浅谈变压器综合节能降耗方法［Ｊ】．中国科教创新导 ［２】朱明先．在配电网中装设无功补偿设备的探索［Ｊ】．云南电力 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