变压器经济运行分析和探讨
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摘 要：本文通过理论推导方式，对单台变压器和两台相同容量变压器的经济运行进行了分析，并结合实例对某110kV变电站内的变压器经济运行进行了详细的计算和分析，最后从系统构成和实现方式两个方面，探讨了变压器经济运行控制系统。
关键词：智能电网；节能降耗；变压器经济运行
中图分类号：TM41 文献标识码：A
近年来，我国提出建设坚强智能电网的战略规划，特高压电网发展迅猛。电网输电等级不断提升、网架架构日益复杂、电力设备向着自动化与智能化方向发展。变压器作为电网运行的重要元件，对电网安全稳定运行有重要作用，有必要做好变压器的经济运行控制，以推动电网发展。
一、变压器经济运行概述
变压器经济运行是结合经济运行优化理论、定量计算方法、变压器实际运行工况的一项理论与实践相结合的综合技术，其目的在于挖掘变压器节电潜力、优化变压器运行方式、降低变压器损耗。变压器经济运行的实质在于节电降耗，优选变压器的运行方式、负载特性、负荷曲线，实现变变压器的最低电能损耗和最高电源侧功率因数。
二、变压器经济运行技术
变压器在运行过程中，会产生有功功率损耗、无功功率损耗两部分，各部分计算公式如下：
有功功率损耗：P=P0+β2Pk （1）
其中，P0为变压器的空载损耗，Pk为变压器的短路损耗，β为负载系数，
无功功率损耗：Q=Q0+β2Qk （2）
其中，Q0为变压器空载电源侧励磁功率，Qk为变压器额定负载下负载侧励磁功率。
由此可得变压器综合功率损耗：
PZ=P0z+β2Pkz （3）
其中，P0z为变压器空载时的综合功率损耗，其值为P0z =P0+KQQ0，KQ为无功经济当量；Pkz为变压器额定负载下的综合功率损耗，其值为Pkz=Pk+KQQk，KQ为无功经济当量。
2.1 单台变压器的经济运行分析
对负荷为S的单台变压器而言，总存在一个经济负载系数，使得变压器的综合功率损耗最低。由式（1）和式（2）推出变压器的综合负载损耗率为：
（4）
令，即可求得单台变压器的最优综合负载系数。
2.2 两台同容量变压器的经济运行分析
对容量相同的两台变压器，当两台变压器的损耗相等时，可以计算出变压器经济运行临界负荷。设有A和B两台同容量变压器，其空载损耗和负载损耗分别为：P0A、PkA、P0B、PkB，则：
（5）
（6）
使得PZA=PZB，可得变压器的临界负载功率为：
（7）
如图1所示。变压器的临界负载功率可以作为判断两台容量相同变压器经济运行特性优劣的判据，并分为以下三种情况：
（1）当0
如果SSLZ，则两台变压器中P0Z大的变压器经济运行特性较好。
（2）当SLZ为0或∞时：两台变压器中P0Z小的变压器经济运行特性较好，若两台变压器的P0Z相等，则PKZ小的变压器经济运行特性较好。以某110kV变电站内两台变压器为例，该变电站高压侧采用外桥接线，低压侧使用单母分段，每段母线上各有一台主变，主变详细参数见表1。
根据表1，在该110kV变电站负载为12000kW，功率因数cosφ=1，则变压器A的有功功率损耗为：
变压器B的有功功率损耗为：
两台变压器经济运行的临界负载为：
根据计算结果，选两台变压器中P0Z小的变压器经济运行特性较好，因此正常选择A运行B备用。
三、变压器经济运行控制系统探讨
1 变压器经济运行控制系统组成
变压器经济运行控制系统一般包括：工业控制级计算机、数字量和模拟量采集通道、数模转换元件、开关量输入输出卡、计数器卡、电量变送器等部分。通过数字量和模拟量采集通道实时采集电网内部的相关信号，再通过电量变送器将采集到的模拟量上送到数模转换元件，通过单片机系统的数据采集控制，最终以数字量的形式送入计算机。
2 变压器经济运行控制的实现
计算机运算是整个变压器经济运行控制系统的核心部分，采集到的数据上送计算机后，经过预先设定的算法来进行分析，最终确定变压器的投切策略，使得变压器运行于最优经济方式，并输出开关量信号作用于变压器，通过跳开变压器各侧开关和相关的联络开关，实现各侧的投退和母联开关的投退。此外，还可以实现变压器的动态管理，包括变压器运行方式、运行参数、日负荷曲线等的图形化显示，以及动态负荷参数的实时数据管理等，有利于实现变压器的精细化管理，方便运行记录的查阅和调取。
结语
变压器经济运行分析是电力系统节能降耗的重要途径，在通过控制系统实现变压器经济运行的同时，还应该逐步推进高能耗变压器的优化与改造、提升变压器的运行效率，多方面入手，通过综合措施实现变压器的经济运行，推动我国电网向着节能降耗的新型电网转变。
参考文献
[1]胡景升.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，2011：59-63.