探讨基于变压器经济运转10kV配电网节能降损

论文导读：器的能耗和年运转费用考虑较少或不考虑；（3）在变压器的使用方面，倾向于采用小容量变压器，让小容量的变压器高负载率运转，这种运转方式实际上会导致较高的损耗。上述三类因素造成配电变压器选型不当，加上不合理的负载率和运转方式，致使配电变压器处于低效状态。3变压器的经济运转的影响因素分析从相关理论分析可以发现
摘要：10kV配电网是电网中占据比例较大的配电网络，其节能降损对于整个电网的节能具有重要作用。文章分析了10kV配电网中损耗的主要构成因素和配电变压器的运转情况，从变压器节能降损的角度探讨了变压器的经济运转方式，可为10kV配电网的节能降损提供参考。
关键词：10kV配电网；节能降损；变压器；经济运转
1009-2374（2013）28-0084-02
1 概述
10kV配电网是当前我国向用户供电最为普遍的电压等级，大约占了总共60%左右的公用配电网络，是整个电网中规模和涉及面最为广泛的配电网。10kV配电网在结构上作为电网末端，和用户有着最为直接的联系，一般都靠近居民密度大的地区，但电网负荷功率和供电距离通常都不大。此外，10kV配电网在容量、用户性质、供电质量和可靠性要求等方面由于地区差异等因素，存在着比较明显的差异。正因为这种不平衡的状态，导致了我国的10kV配电网存在着一些理由，主要体现在结构薄弱，线损大、设备更新慢等，导致了配电网中的线损率较高。究其理由，主要在于我国的电力系统的研究把更多的精力放在了高压配电网络上，对10kV配电网的研究较为滞后，在网路构架上普遍存在着供电线路配置不合理导致供电半径太大，整个配电网在运转方面经济性差，且线损和供电的可靠性都受到其影响。在电网中，变压器是影响电能损耗水平较为明显的因素，在10kV配电网中，普遍存在着设备老化的理由，由此导致了较高的损耗，变压器没有实现经济运转。由于国民经济的快速发展，在10kV配电电网中的无功补偿设备数量上和质量上普遍滞后，不仅导致了线损率高且对电压质量也有负面影响。加之变电站的数量也存在着滞后的理由，在10kV等级的配电网中，长距离供电的情况较为普遍，由于线路直径小、阻抗大，在电网中的线路损耗率高，在农村地区的损耗率甚至接近20%。除了上述技术因素外，在管理层面上也存在理由，如计量设备误差、抄表核算错误等。
依据实践经验，在上述几类导致损耗的因素中，配电变压器在10kV配电网中所造成的损耗和线路损失的比例约为4∶1。因此从降低配电网损耗的角度看，除了更新设备，采用能耗更低的变压器外，更应该立足当前，从实际出发，研究变压器的经济运转方式是降低损耗的有效手段。从理论上看，研究合理的无功补偿方式也是一种费效比很高的降损方案，值得深入研究。限于篇幅，本文中只重点针对配电变压器的节能和经济运转展开研究。
2 当前配电变压器使用情况分析
按照国内的标准，配电变压器通常指电压为35kV和10kV及以下、容量为6300kVA以下，直接向终端用户供电的电力变压器，是输变电电网设备中的能耗最大的因素之一。变压器的能耗，主要产生在空载时由漏磁损耗、励磁电流产生的铁损和负载时由负载电流在变压器线圈电阻上产生。新材料和工艺的采用够有效地降低空载损耗和负载损耗，例如采用非晶合金配电变压器能偶将空载损耗降低70%以上，因此从本质上讲，采用新型的低能耗配电变压器才是最终的出路。但当前国内10kV配电网中所使用的配电变压器普遍设计水平低，在使用方面也存在理由，造成了配电变压器的低效运转，主要体现在以下三个方面：（1）电力企业普遍抱着物基于变压器经济运转的10kV配电网节能降损相关范文由写论文的好帮手www.7ctime.com提供,转载请保留.尽其用的思想，对配电变压器的使用通常都会一直用到设备报废为止，因此数量众多的高能耗的变压器造成了很高的损耗；（2）在新建变电站时，通常从技术经济方面的考虑一次性投资少的设备，对变压器的能耗和年运转费用考虑较少或不考虑；（3）在变压器的使用方面，倾向于采用小容量变压器，让小容量的变压器高负载率运转，这种运转方式实际上会导致较高的损耗。上述三类因素造成配电变压器选型不当，加上不合理的负载率和运转方式，致使配电变压器处于低效状态。
3 变压器的经济运转的影响因素分析
从相关理论分析可以发现，变压器的经济运转主要由运转电压、负载功率因数、三相负荷是平衡状态和运转温度四个方面的因素影响。在运转电压方面所造成的损耗主要是有功损耗，该损耗和电压的平方呈正比例关系，因此运转电压的制约对于有功损耗的影响很大。一般而言，不应当让变压器过电压运转，因为此时会造成铁损大幅增加，而铁损的大幅度增加又会间接增加无功损耗，因此从运转的角度看，应尽量避开变压器的过电压运转，从而制约铁损和励磁损耗。在负荷功率因素方面，电网功率因数下降会降低供电设备的供电能力，同时也会造成电网的电压波动，间接增加电能损耗。在变压器的三相负荷平衡方面，当达到平衡时，变压器的损耗是最小的，若不平衡，其损耗将是三只单相变压器的负荷损耗之和。因此三相负荷的平衡对于制约变压器损耗具有很重要的影响。此外，变压器的运转温度对于变压器的能耗也有直接影响，统计数据表明，降低单位温度可降低变压器的负荷损耗的百分比约为0.32%，因此变压器运转温度的制约也是需要注意的因素之一。
4 变压器的经济运转方式研究
在变电站中，变压器普遍采用的模式之一是将变压器并联运转。这种并联运转方式不仅能够提高变压器的运转经济性，而且能提高供电的可靠性。采用变压器并联方式，能够将负荷在变压器中动态地分配，避开单台变压器超负荷运转而增加损耗。变压器并联运转的基本模式是把多台变压器并联，但这些变压器的容量不一定相同。因此需要在这里分情况讨论并联变压器的经济运转方式。（1）相同容量的变压器并联。当两台并联的变压器具有相同容量时，若并联运转，此时总的综合功率损耗可由式：P=P0+（N/2SN）2PN计算，其中P0为变压器的空载综合损耗；N为变压器负荷；PN为额定负载综合损耗；SN为变压器额定容量。可依据相关公式计算出采用的单台变压器和并联变压器的临界负荷值，当负荷超过该临界负荷时，采用变压器并联运转方式，当负荷值小于该临界负荷时，采用单台变压器运转。这种由相同容量变压器所组成的并联变压器的运转相对简单，这里不多做论述，而是重点讨论由不同容量变压器做组成的并联变压器经济运转方式。（2）不同容量的变压论文导读：圳市核电机电安装维修有限公司助理电气工程师，研究方向：电气工程。上一页12
器并联。当由不同容量的变压器并联时，需要同时考虑运转方式和负荷在变压器之间的分配，为便于论述，先以两台变压器的情形来表述，后推广至多台变压器的情形。可按如下步骤进行计算：分别计算两台变压器的负荷分配系数；计算两台变压器并联运转时的功率损耗；计算两台变压器单独运转时的临界负载；计算一台变压器单独运转和两台并联运转的临界负载；计算另一台单独运转和两台并联运转的临界负载；将以上三类临界负载绘制在同一张图上，得到两台变压器并联运转和单台分别运转的曲线，即变压器综合功率损耗曲线，这组曲线可得到三个交点，从交点的分布即可得到在不同负载水平下的变压器运转策略。当有多台不同容量的变压器并联运转时，可参照类似的计算策略计算出一系列的曲线，通过曲线交点来判断变压器依据负载水平的运转策略。
5 结语
变压器的经济运转除了技术层面的理由外，还和管理有关。一般而言，应在变电站建设初期选择能耗低的变压器，在实际运转中根据负载水平来选择变压器容量。当变电站有多台变压器运转时，应根据变压器的经济运转计算成果和负载水平选择最佳组合方式。此外，还应注意变压器的运转温度和提升功率因数，这样才能从多个方面综合降低能耗。
参考文献
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作者简介：秦伟锋（1986—），男，河南驻马店人，深圳市核电机电安装维修有限公司助理电气工程师，研究方向：电气工程。