变压器的经济运行

由于在一昼夜或一年内变压器的负荷有很大的变化，因此可设法在负荷小时，将一台或几台变压器停用，负荷增大时再投入。这样将大大降低变压器总的功率损耗，使它处于经济运行状态。

    根据对变压器损耗与负荷关系的分析，可以得出如下结论：在不变损耗和可变损耗相等的条件下，变压器效率最高。如此看来，变压器带这样的负荷最为经济，即在这个负荷下，其产生的铜损等于铁损。

    在按经济观点确定投入几台变压器并联运行时，必须考虑到变压器内的有功损耗和无功损耗。为什么要考虑无功损耗呢？因为变压器的无功损耗是由发电厂中的发电机、同步补偿器或静止电容器发出，并经过输电线路送到变压器的。发出和输送这些无功功率时，电源绕组和输电导线内都要产生有功损耗；显然，变压器内无功损耗的任何变动，使有功损耗对应地变化，因而也使送电线内的能量损耗变动，所以在选择最有利的工作状态时，必须考虑无功损耗。不过，在研究并联变压器的经济运行时，常把无功损耗折算成有功损耗，常用一个称为无功经济当量的系数K，把无功损耗折算成有功损耗。

    无功经济当量系数用K表示，其意义是发出和输送1kVar无功功率，要耗费多少有功功率。例如若K=0.1，就表示发出和输送1kVar无功功率所消耗的有功功率是0.1kW。无功经济当量系数的值，随变压器安装的地点而不同。如果变压器安装在发电厂内，则K值很小，如果变压器安装的地点距离发电厂很远，则K值就较大，因为此时无功功率经过长距离电网输送，有较大的有功损耗。

    那么，怎样按经济观点确定不同负荷时投入运行变压器的台数呢？

    下面分两种情况分析。

    1)若并联的各台变压器型式和容量相同时，不同负荷情况下应该投入运行变压器的台数，可按下列公式决定：

    若负荷增加，当时，向并联运行中的n台变压器中再投入一台较经济，

    若负荷减少，当时，从并联运行的n台变压器中切断一台较经济。

式中：S为全负荷(kVA)；SN为变压器的额定容量(kVA)；n为已运行变压器的台数：P0为变压器空载有功损耗，即铁损(kW); Q0为变压器空载无功损耗(kVar); Pk为变压器短路有功损耗，即铜损(kW)；Qk为变压器短路无功损耗(kVar)；K为无功经济当量系数(kW·h/kVar·h)，其数值对于山区线路供电的110--350kV降压变压站的变压器可取0.06～0.1；对于安装在发电厂的变压器取0.02。

    上面所列各量大都可以从铭牌或试验报告直接查得，至于Q0，可由空载电流的百分值i0%乘以额定容量SN得到，即Q0 =i0%×SN×10-2；另外，Qk可由短路电压的百分值Uk%乘以额定容量SN得到，即Qk =Uk%×SN×10-2。

    2)当并联的各台变压器型式和容量不同时，不同负荷情况下该投入的台数则由查曲线的方法决定。

    在这种情况下，各变压器的铁损也不一定相等。负荷分配也比较复杂，故很难用上述那样简单的一个公式决定。一般是采用这样的办法，即把每台变压器的总损耗（包括有功和无功损耗）与负荷的关系画成曲线，把合起来几台变压器的总损耗和负荷的关系也画成曲线，放在一个坐标中，如图3-18所示，纵坐标P为损耗(kW)，横坐标S表示负荷(kVA)。多少负荷下该投入几台变压器，就看在该负荷下投入几台变压器时损耗最小，这可从查图上相应于该负荷的最低的一条曲线得到。图3-18有三条曲线，曲线1是560kVA的损耗曲线，曲线2是1000kVA的损耗曲线，曲线3是两台同时运行的总的损耗曲线。损耗曲线的交点，就是确定经济运行变压器台数的分界点。如a点，投入一台560kVA的运行也行，投入一台1000kVA的运行也行。若在a点左边，投入560kVA的较经济，在a点右边，投入1000kVA较经济。在b点右边两台同时投入最经济。

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