变压器经济运行

案例分析：某变电所是一座110kV变电所，该变电所主要负担农村及周边乡镇的供电任务，因此负荷变化比较大，农村排灌期间和季节性加工行业生产期间，最高负荷15000kW，农闲季节最低负荷只有3000kW左右，目前该变电所有两台有载调压变压器，容量分别为16MVA和10MVA，以往很少考虑变压器的损耗，仅根据变压器的承载能力来决定变压器的运行方式，造成变损相当大。为了降低损耗，以最小的电能消耗取得最大的经济效益，根据对某变电所两台不同容量的主变经济运行条件的分析，提出该变电所经济运行方案，并进行比较分析。

A、实际运行状况

(1)变压器的参数(见表1)：

表1　主变参数


Se（kVA）
△Po(kW)
△Pa(kW)

2#主变
16000
17.5
68

1#主变
10000
9.28
57.74


(2)运行方式：

该变电所投运之初，按照一主一备运行方式进行设计，10kV单母分段，2#主变运行，1#备用，当2#主变过负荷时(过负荷信号报警，主变过载1.3倍)，备用主变运行。运行方式为两台主变单母分段运行。

B、经济运行条件

变压器损耗分为有功损耗和无功损耗，由于仲元变电所无功补偿装置配备充分，调压方式灵活，因此只考虑有功损耗的影响。

根据变压器功率损耗公式计算 单台变压器运行,两台变压器并列运行(设两台变压器运行负荷随容量的大小正比分配)的变压器功率损耗.(公式略)


式中Po-变压器空载损耗

　　Sf-变压器实时负荷

　　SN-变压器额定容量

　　Pk-变压器短路损耗

从上式可以看出，变压器功率损耗ΔP是一个以实时负荷Sf为参数的二次函数，根据数学理论，该函数是一个开口向上的抛物线，且(1/SN)2越大，开口越小，ΔPo越大，抛物线和横轴的交点越高，据此，我们画出两台变压器在单独运行、并列运行时的功率损耗图见图1。(略)


图1　两台变压器在单独运行、并列运行时的功率损耗图

从图1可以看出，当负荷小于Sf1，容量小的变压器的功率损耗最小，当负荷介于Sf1与Sf3之间时，容量大的变压器功率损耗最小，当负荷大于Sf3时，两台变压器并列运行时功率损耗最小。

C、运行方式的选择

根据以上分析，我们可以得知，当1#变压器损耗功率等于2#变压器的损耗功率时的负载为临界负荷，当负荷小于Sf1，投用2#主变，当负荷介于Sf1与Sf3之间时，投1#主变，当负荷大于Sf3时，两台变压器并列运行。因此只要计算出两台变压器在单独和并列运行时的交点负荷，就可以推算出在各种负荷时最经济的运行方式。


将两台变压器的参数代入公式可得：

Sf1=5134kVA Sf3=10796kVA

因此，我们得出结论，考虑到无功损耗，当有功功率小于5134kVA时，1#主变运行，大于3000kVA小于10796kVA时，2#主变运行，大于10796kVA时，两台主变并列运行(见表2)。

表2　试运行情况（某月）

有功功率
平均有功功率
天数(平均)
主变运行情况

原投切
现投切

<5134
3500
18
2#
1#

>5134，<10796
8000
9
2#
2#

>10796
11000
4
2#
1#与2#


D、月运行效果对比

我们将投切情况与原来方式下的功率损耗进行了对比(见表3)。

表3　原运行与试运行方式下的功率损耗对比

时间
(天)
平均有功功率
现方式下△P2(kWh)
原方式下△P1(kWh)
△P1-△P2
节省电量 (kWh)

18
3500
2#392
1#498
106
1908

4
11000
2#、1#、1182
1#1191
9
36

合计




1944


从表3可以看出，每月可节省电量1944kWh，加上无功损耗，每月至少能节省电量2100kWh，节省资金一万余元，如果在所有变电所推广用使用变压器的经济运行方式，将获得可观的节能效果和经济效益。

结论：

① 根据负载曲线的变化，尽可能选用一台合适的变压器运行，以降低损耗；

② 当变电所有二台及以上变压器时，根据负载情况控制变压器台数，可达到经济运行的效果。



四、节能产品的选型

1、了解国家鼓励、支持开发的先进节能技术的重点和方向。

2、了解国家组织实施的重大节能科研项目、节能示范工程以及节能推广项目，保证选型采用先进的节能工艺、技术、设备和材料。

3、注意引进境外先进的节能技术和设备，禁止引进境外落后的用能技术、设备和材料。

4、设计应当依照有关法律、行政法规的规定，采用节能型设