《配电变压器经济运行》由会员分享，可在线阅读，更多相关《配电变压器经济运行（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、配电变压器 经济运行,1. 概述 1. 1空载电流与空载损失 1. 2短路电压(短路阻抗)与短路损失 2.变压器存在经济运行的因素 2.1变压器有功功率损失和损失率的负载特性 2.2变压器无功功率消耗和消耗率的负载特性 2. 3变压器无功功率的经济运行 3.变压器经济运行方式的经济负载系数 4. 配电变压器的经济运行 4. 1变压器“大马拉小车”的问题的提出 4. 2“大马拉小车”临界负载系数的确定 4.3 变压器经济容量的确定 5. 科学管理和变压器经济运行 5. 1变压器更新和经济运行 5. 2技术管理和经济运行 7. 变压器常见问题以及解决方法 8. 结束语,1. 概述,摘要：变压器是电
2、力传送过程中的主要电力设备。变压器在变压和传递电功率时，其自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。在配电线路上，由于变压器台数多、总容量大，所以变压器总的电能损失约占整个配电系统损失的30%左右。因此，全面开展变压器经济运行是实现配电系统经济运行的重要环节。变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。所以，变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到降低线损和提高功率因数的目的。,1. 概述 1. 1空载电流与空载损失 空载电流的作用是建立工作磁场，
3、又称励磁电流。当变压器二次侧开路，在一次侧加电压U1e时，一次侧要产生电流Io-空载电流。通常ZmZ1，则Z1可以忽略。 Io=U1e/(Z1+Zm) (1-1) Z1-变压器一次阻抗 Zm-变压器激磁阻抗 励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失称为空载损失(P0)(又叫铁损)。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损失是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热，其损失大小由磁滞回线决定。,1. 2短路电压(短路阻抗)与短路损失 短路电压是指在进行短路试验时，当绕组中的电流达到额定值，则加在一次侧的电压。 uk%=Uk/
4、U1e *100% (1-2) 从运行性能考虑，要求变压器的阻抗电压小一些，即变压器总的漏阻抗电压小一些，使二次侧电压波动受负载变化影响小些;但从限制变压器短路电流的角度，阻抗电压应大一些。 短路损失Pk是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失(称作铜损)。变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关，变压器铭牌规定的Pk值，指绕组温度为 75时额定负载产生的功率损失。,2.变压器存在经济运行的因素,2.1变压器有功功率损失和损失率的负载特性 变压器功率损失P(千瓦)、效率(%)和损失率P%(%)的计算公式： P=Po+2Pk (2-1) =P2/ P1= Secos/(Secos+Po+2P
5、k)*100 (2-2) P%=P/P1*100% =( Po+2Pk)/(Secos+Po+2Pk)*100% (2-3)=I2/I2e= P2/Secos (2-4) P1-变压器电源侧输入的功率 P2-变压器负载侧输出的功率 cos-负载功率因数 I2-变压器二次侧负载电流 I2e-变压器二次侧额定电流 由上式可知变压器损失率P%是变压器负载系数的二次函数，P%先随着的增大而下降，当负载系数等于jp=(Po / Pk)1/2 (2-5)时即铜损等于铁损。然后P%又随着增大而上升。jp是最小损失率P%的负载系数，称为有功经济负载系数。所以，当固定变压器运行时，可通过调整负荷来降低P%。,2
6、. 3变压器无功功率的经济运行 由于变压器的变压过程是借助于电磁感应完成的。因此，变压器是一个感性的无功负载。在变压器传输功率时其无功损耗远大于有功损失。因此，在分析变压器经济运行时，无功消耗和有功损失都要最小。 在额定负载条件下，变压器的无功功率消耗和有功功率损失之比为： Kxr=Qe/Pe=(Q0+Qk)/(P0+Pk) (2-8) Kxr=(I0+Ie)2 Xm+Xk/ (I0+Ie)2 rm+rk (2-9) Kxr -阻抗比 Qe、Pe -变压器自身无功消耗和有功损失 Xm 、rm -变压器励磁回路感抗和电阻 Xk -变压器额定负载下的漏磁感抗和 rk -变压器短路电阻 Kxr变压器
7、总的电抗和总的电阻之比，其值大小代表变压器感性强度。阻抗比和变压器的容量有关，容量在560至7500KVA之间，Kxr5至10。 变压器空载功率因数公式为：cos0=P0/S0 (2-10) 由于变压器是个感性负载，其空载功率因数很低，一般变化范围为cos0=0.05至0.2。变压器容量越大，cos0越小。,3.变压器经济运行方式的经济负载系数,3.变压器经济运行方式的经济负载系数 由于变压器各种运行方式的有功损失和无功损失随着负载发生非线性变化的特性，因此就存在着在某一负载系数条件下运行，其有功损失和无功损失最低的情况，称此负载系数为运行方式的经济负载系数。 有功经济负载系数jP=(Po /
8、 Pk)1/2 (3-1) 无功经济负载系数jQ=(Io %/ Uk %)1/2 (3-2) 根据经验可知，随着变压器的容量增大，有功损失系数稍微下降，而无功损失系数则明显下降，特别是当变压器容量增大到10000KVA以上时，jP、jQ下降更加明显。随着变压器耗能参数的改善，经济负载系数jP有较大的下降，而jQ下降更加明显。所以，由于变压器的材质不同，容量不同，再加上制造水平不同，其经济负载系数jP、jQ存在着很大差异。,4. 配电变压器的经济运行,4. 1变压器“大马拉小车”的问题的提出 “大马拉小车”是指变压器长期不合理的轻载运行，它使变压器容量得不到充分的利用，效率降低。人们习惯以变压器
9、的容量利用率作为划分“大马拉小车”的标准。节电措施中规定变压器负荷率小于30%即为“大马拉小车”。其计算公式为：P=PDO- PXO+ 2D(PDK-(SDe/SXe)2 PXK) (41) 4. 2“大马拉小车”临界负载系数的确定 “大马拉小车”负载系数应根据变压器损失率的变化规律确定。按有功损失率确定临界负载系数，其计算公式为：Pd%=( Po+2Pk)/(Secos+Po+2Pk)*100% (42) 设“大马拉小车”有功临界负载系数为L，则有功功率的临界损失率为：PL%=( Po+ L2Pk)/( LSecos+ Po+ L2Pk)*100% (43) 临界损失率与最低损失率的关系式为
10、：PL%=KL*Pd% (44) KL-为变压器“大马拉小车”临界有功损失率系数。 解得：L=(KL(KL2-1)1/2) (45) 由此可知，只要变压器实际负载系数L，则变压器运行在“大马拉小车”区间内。L的大小与和KL的大小有关。 KL值选的较小，即PL%较小，则L增大，即增大了变压器“大马拉小车”的范围。反之，KL值选的较大，即PL%较大，则L减小，即减小了变压器“大马拉小车”的范围。但运行损失率增大，因此选取L时要考虑PL%不能太大，又要照顾到变压器更换条件不能太多，同时又要考虑更换小容量变压器后的经济效益。因此，推荐选值为1.5。代入式L =0.382 (46),4.3 变压器经济容
11、量的确定 两台容量相近的变压器都能满足供电要求，但选择哪台变压器必须进行分析计算才能确定。 容量较大的变压器和容量较小的变压器功率损失和负载系数公式为： PD=Po+D2Pk (47) PX=Po+X2Pk (48) X = D(SDe/SXe) (49) 根据上式可得出临界经济容量的计算公式：SL=(PDO- PXO)/(PXK / SXe2 - PDK / SDe2)1/2 (4110) 临界经济容量的意义是指当按实际负载需用变压器的容量S SL时，则选用容量大的变压器;反之，S时，则选用容量小的变压器。,5. 科学管理和变压器经济运行,5. 科学管理和变压器经济运行 5. 1变压器更新和
12、经济运行 设备更新的目的不单纯是消除其有形磨损，更是为了消除其无形磨损。只有不断更新的途径才能从根本上使设备损耗降低、效率提高，改善技术落后状况。 更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约。但要增加投资，这里也存在一个回收年限的问题。变压器不是损坏后才更新，而是老化到一定程度，还要有一定剩值时就可以更新。变压器厂家对各种不同型式、不同容量的变压器的使用寿命都有规定，一般为20年。使用单位按这一规定年限提取设备折旧费，并进行变压器更新。 5. 2技术管理和经济运行 1)减少变压器的降压次数，就减少了变压器的损耗。 2)在安全条件的允许下，对于变比小于2的变压器，尽量采用自耦变压器。自耦变压器
13、和同容量的两线圈的变压器相比，有功和无功损耗要减小很多。 3)不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗也不同，即随着功率因数的提高，变压器的有功和无功消耗都要下降。因此，应尽量提高功率因数，降低变压器的无功功率。 4)变压器绕组的电阻随着温度增高而增大。对同一台变压器在同一负载下，如果温度越低，损耗也越低。因此，应作好变压器散热，降低变压器的温度。,6. 结束语 如上所述，开展变压器经济运行范围很广，办法很多，节电效果也很好。 6. 1首先是充分利用现有设备条件，通过详细分析和严密计算，选择技术参数好的变压器和经济运行方式运行 6. 2其次通过加强供电的科学管理来实现变压器的经济运行。 6.
14、3对不合理的运行方式，必须用新增设变压器实现经济运行。所增加的投资，通过节电很快能收回。,7、变压器常见问题以及解决方法,一、变压器运行目前存在的问题 1.电力设备设计时，由于考虑负荷发展需要，变压器容量一般选择偏大，远超出实际需求负荷。同时，用电设备时效性、季节性较强，比如在一天中，一些大型负荷（如抽水泵、空压机等）仅仅运行 12 个小时；一年中，一些大型负荷（如消防、修缮、锅炉房等）仅仅运行 12天，但为了保障安全供电，变压器仍处于全天 24 小时轻载甚至空载运行中。 2.对于配电变压器，单相用电负荷所占比重较大，远大于三相用电负荷，普遍存在三相不平衡现象，这都将大大增加功率损耗，使变压器
15、损耗增加。 3 .电力除了保证生产单位的正常供电外，还担负着民用电供电的任务。民用电的特点是在每天的大部分时间里用电负荷都很轻，而在 7 : 008 : 00 时和 19 : 00 23 : 00 的早晚高峰时段负荷都很重，尤其晚高峰时达到一天负荷的最高点。这也造成了供电系统变压器有时过负荷，有时负荷又很轻的现象。 4.随着用电负荷的逐年增加，电网的功率因数也发生了很大的变化，原有的无功补偿装置已经远远不能满足需要。部分单位又对用电功率因数的认识不够深刻，甚至将功率因数补偿装置闲置起来不予投运，造成变压器的总体功率因数不高，有时甚至受到地方电力部门的罚款。 5.部分电网中还存在着一些老的高耗能变压器，造成电网线损率过高。,二、解决问题的途径 为了提高变压器的总体运行效率，降低电费支出，特提出变压器经济运行这一目标。变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负荷，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。一般变压器的最佳经济运行区为：l.333Poz （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，运行在该区间的变压器效率最高，运行最经济。为实现变压器经济运寻行这一目标，可从以下几个方面开展工作。 1.合理调整负荷 对于那些“大马拉小车”
