配电变压器经济运行分析
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【摘要】对影响配电变压器经济运行的几方面因素进行了分析，并提出相关解决办法，对减少配电变压器的损耗，节约电能具有实际意义。
【关键词】配电变压器；经济运行；降损
【中图分类号】TM421 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0001-01
随着经济社会的发展，对电力的需求迅速增加。虽然我国电网建设较快，但是仍然不能满足人们日益增长的用电需求。所以，有必要分析怎样使供电设备合理经济运行，以有效节约电能。配电变压器是10kV及以下配电网中最主要也是使用最广泛的设备，其电能损耗约占线损的三分之一。因此，如何使配电变压器合理经济运行，降低损耗，对节约电能具有很大的意义。
变压器经济运行是指在传输电能相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负荷，使变压器的电能损耗最低。
一、合理分配变压器所带负荷
变压器并非在额定功率运行时最经济，一般变压器的最佳经济运行区为：1.333Po/PkSe～0.75Se（Po、Pk、Se分别为变压器的空载损耗、短路损耗和额定容量）之间，在该区间的变压器运行最经济。
在配电网改造过程中，由于考虑到负荷的发展，配电变压器容量的选择一般偏大。在某些负荷随季节变化较大的地区或季节性加工作业地区，负荷较大时，变压器的容量能够满足用户的用电需求，而在低负荷季节里，变压的器容量就会空闲很多，造成大马拉小车的局面，使变压器的运行不经济，损耗较多。这时可以进行一些合理的调整，将这样的两个或多个台区的负荷接由一台变压器带出（条件是运行变压器不能过负荷），将其余变压器停运。这样，通过调整负荷，停运部分变压器，就可以有效地减少变压器的电能损耗，并且使运行中的变压器处于最佳经济运行区或其附近。
变压器的有功功率损耗是由空载损耗和负载损耗两部分组成的。空载损耗是一个常数，它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗则与变压器负载的平方成正比。在一定的负载下，变压器的有功功率损耗为空载损耗与一定负载下的有功功率损耗之和。变压器在一定负载下的有功损耗取决于负载和其额定容量之比。
在配电网中，有很多地方会出现两台变压器并列运行的情况。此时，我们可以通过分析、计算，得出是由两台变压器并列运行经济，还是由一台变压器带原来两台变压器的负载运行经济。这分为两种情况：
1、两台变压器的容量相同。分为单台变压器运行（条件是变压器的负载不大于其中一台变压器的容量）和两台变压器并列运行。假设变压器单台运行时，此时改为两台变压器并列运行，根据上述方法可得出变压器的总有功功率损耗P2T。如果两台变压器的负载由一台变压器单独带出，另一台备用，得出变压器的有功功率损耗P1T。令P1T=P2T，则可得出单台变压器带全部负荷运行与两台变压器并列运行时，总的有功功率损耗相等时的临界负载S，设实际负荷为S，当S小于S，时，单台变压器带全部负荷运行的总有功功率损耗小于两台变压器并列运行时的总有功功率损耗；当S大于S，时，则两台变压器并列运行时的总有功功率损耗小于单台变压器带全部负荷运行的总有功功率损耗。即：当S小于S，时，应当单台变压器带全部负荷运行；当S大于S，时，应当两台变压器并列运行。
2、两台变压器的容量不同。分为一台变压器运行（条件是负载不大于较小一台变压器的容量）和两台变压器并列运行。假设变压器一台运行时负载为S，两台变压器容量分别为SAE和SBE，且SBE大于SAE，其对应的损耗分别为PA及PB表示，则其运行方式可以是A台或B台变压器单独运行或是A、B两台变压器并列运行，同样可得出各情况下的有功功率损耗，分别得出A台单独运行转B台单独运行的临界负载SA-B，A台单独运行转A、B两台并列运行的临界负载SA-AB，和B台单独运行转A、B两台并列运行时的临界负载SB-AB。经过上面的分析可知，当SA-AB大于SAE时，则A台单独运行转A、B两台并列运行就无意义。所以，当负载S小于SA-B时，则由A台单独运行，当S大于SA-B且小于SB-AB时，则由B台单独运行，当S大于SB-AB时，则由两台并列运行。
二、变压器各相负荷的调整
对于配电变压器，单相用电负荷所占比重较大，特别是农电变压器和居民用电变压器，单项用电负荷远大于三相用电负荷，普遍存在三相不平衡负荷，这都将大大增加功率损耗：
1、使变压器损耗增加。在供电相同负荷的条件下，当三相负载不平衡达到最大时，变压器的有功功率损耗是三相负载平衡时有功功率损耗的三倍。
2、使低压线损增加。在输送相同功率的情况下，三相负载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。在三相不平衡负载中，如果有一相是最大负载，其他两相为三倍的平均负载减去最大负载后的平均值。当负载不平衡时，我们可以通过查表或计算来求得损耗系数的最大值、最小值和中间值。当一相空载时，无论另外两相负载多少，查找损耗系数上限值；当一相负载最大，另两相负载差值在10%以内，查找损耗系数的下限值；其他情况查找中间值。设Kf1为原来不平衡负载的损耗系数，Kf2为调整后的不平衡负载损耗系数。有功功率与无功功率的节约与（Kf1-Kf2）的值成正比。因此，要对单相负载特别是大功率单相负载所接相别认真进行管理，定期对三相负载不平衡度进行测量，当三相负载不平衡度大于10%时要及时进行调整。
三、采用电容器进行无功补偿
配电变压器及其它大部分供用电设备在运行时都要消耗无功功率。无功功率在电网中传输会增加功率损耗，无功功率较大时会使功率因数降低，严重时还会使负载端电压下降，影响用电设备的正常运行。因此，有必要安装电容器，进行无功补偿，提高低压电网功率因数，改善电压质量，降低线损。无功补偿应按照“分级补偿、就地平衡”的原则，合理布局，避免出现负荷高峰时欠补偿、低负荷时过补偿。
配电变压器无功补偿属于集中补偿，是将电容器组装在变压器的低压母线上，同电容器组的自动投切装置配套，自动追踪无功功率变化而改变补偿容量，避免产生过补偿或欠补偿。
其它补偿方式还有：将电容器组装在配电线路上，适用于公用负荷且负荷点多的供电状况；将电容器分散装在大用户主要用电设备的车间内，就地补偿用电设备所消耗的无功功率，以减少线路输送无功功率的损耗。
以上从三个方面分析了影响配电变压器经济运行的因素及相关解决办法，在实际工作中，如果能够按照这三个方面的要求去做，就能够有效地减少配电变压器的损耗，促进其合理、经济运行。