变压器经济运行方式的分析

变压器经济运行方式的分析

许姣姣孙继凯

1.中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省066004；

2.北京恒华伟业科技股份有限公司北京100000

摘要：如今我们都在倡导建设节约型社会和低碳型社会，变压器的使用能够很好帮助我们节约用电。变压器的经济运行是在保证变压器正常运行、传输的电量能够满足生产的需要的基础上，充分运用现有的设备，通过选择变压器运行的最佳方式、变压器的运行位置以及优化负载调整器等措施技术，最大程度上降低变压器对电能的损耗，从而提高电源侧功率。经过严密分析计算的变压器经济运行方式，能够在少花投资甚至是不花投资的基础上，运用科学的管理办法，利用已有的设备，达到节约用电的目的。

关键词：变压器；经济运行方式；实现方式

引言

变压器的经济运行指的是在经济技术允许以及保证安全生产条件下，运用优选运行方式，进行适当的负载调整，改善变压器运行的条件，减少变压器对电能的损耗。实现变压器的经济运行能够降低投资、充分运用设备、从而实现节约用电。因此，我们有必要对变压器的经济运行方式和实现方法进行探讨，从而不断推进节约型社会和低碳型社会的建设。

1.电力变压器的工作原理特点

变压器的一次绕组（一次绕组）与交流电源接通后，经绕组内流过交变电流产生磁通，在这个磁通作用下，铁芯中便有交变磁通，即一次绕组从电源吸取电能转变为磁能，在铁芯中同时交（环）链原、副边绕组（二次绕组），由于电磁感应作用，分别在原、二次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此时二次绕组接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有电流流过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器利用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。

2.影响变压器经济运行的原因分析

2.1变电技术方法落后

现阶段，还有不少变电运行管理人员还在依靠人为经验来确定变压器的运行方式，不能真正根据电网的复杂特性以及实际变电运行特点选择最科学的变压器运行方式。此外，一些变电运行部门虽然制定了变压器经济运行方案，但主要还是以负载的变化情况为依据，在执行过程中往往需要与调度工作人员进行协调才能确定负载的变化情况，变电运行的智能调节水平较低，在可靠性方面还存在不足。

2.2保电任务较重

现实中，对于一些电力供应高峰期，如夏季或晚间时段，因为必须确保电能的可靠供应，所以无法做到完全的经济运行。

2.3变压器的切换耗能增加

在实际工作中，经常会遇到多台变压器共同运行的情况。在这种情况下，一般要求根据负载的变化情况来科学切换变压器。但对于一些负载变化频率较大的情况，如昼夜负载变化情况，如果要按照要求就必须每日都进行切换，而这显然不利于变压器的经济、高效运行，甚至还可能因为切换过于频繁而造成变压器的故障率升高，长此以往也自然会影响到其运行的经济性。

3.变压器运行的效率损失与计算

3.1效率损失

变压器运行过程中的效率损失主要来自两大方面，即铜损与铁损。铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。变压器的铁损包括两个方面：一是磁滞损耗。当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线的方向和大小会随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。二是涡流损耗。当变压器工作时，铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于这一电流自成闭合回路形成环流且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。变压器的效率与变压器的功率等级有着密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

3.2效率计算

变压器的效率可以用以下公式计得：变压器的效率=输出功率/输入功率×100%。其中，因为输入、输出的能量都是电能，所以也可以用“功率=VI”来计算输出、输入功率。如果变压器的效率是100%，通常称其为“理想变压器”（IdealTransformer）。在该情形下：输入功率=输出功率，即VPIP=VSIS。然而在现实中，能量转换过程中有能量损耗是在所难免的（如会产生热能），也可以用一般的方法来提升变压器的效率，包括：线圈度使用较粗的导线，因为粗导线的电阻比较细，所以导线中的能量损耗都会较细；使用软铁心，因为软铁心比较容易磁化同退磁，在传递磁场时的能量损耗会较低；把软铁芯切成不相通的薄片，这是因为磁力会和铁芯度产生环回电流（EddyCurrents），导致能量化成热并流失至外界。

4.变压器的经济运行实现方法

4.1经济性高的变电器运行方式

对于并列变压器的运行方式，变电所应配有备用变压器，同时选择技术特性优的运行，使用相同台数变压器进行并列运行，按负载变化规律，确定适宜的变压器运行台数，确保变电器高效经济运行。

对于分列运行变压器，通常应采用变压器分列运行与共用变压器经济运行方式。分列运行变压器的具体情况包括：在负载侧带有联络线的分列运行、三绕组变压器负载侧的分列运行等。变压器分列运行能够保证各变压器独立安全运行，共用变压器则可在设计的安全范围内，起到节约设备投入和合理利用线路变电能力的功效。

对于配电变压器，由于其经济运行方式受负载波动影响较大，单台运行的变压器应增设适宜的小容量变压器小负载后运行。对季节性波动的负载，应选择两台不等容量变压器经济运行。同时，应调整变压器相间不平衡负载的节电降耗。

另外，变电器运行方式的选择对于变压站及其连结系统的影响也要列入选择的考虑因素之内，保证所选择的运行方式不仅适于所在配送点区域，更要对大范围内的电网系统不产生负面作用。

4.2合理选择变压器的容量水平，并且在选择时要确保对安全性能、技术环节及经济层面的各类指标加以系统考虑。如果变压器的运行长时间属于超负荷运行状态，则很容易降低变压器的使用效率，带来更大的线路损失。另外，满负荷与超负荷运行也容易缩短变压器的使用寿命，更有可能引发变压器被烧毁的危险。因此，估计变压器的容量水平，是合理使用变压器的前提所在。如果变压器由于超负荷运行，导致温度升高的状况出现时应当及时采取补救方案。例如，对于温度升高的情况进行详细解读，从而采取措施使得变压器得到强制冷却。

4.3实施系统化的变压器运行体系。这种系统化的经济运行体系应当涵盖负荷、规章与功率补偿等方面的内容。就负载而言，除了上述所要求的不能满负荷的运行之外，还需要关注变压器的最低负荷大小，严格杜绝载电量的过、轻、空等现象。目前变电站所常用的变压器的负荷率基本维持在0.5左右的水平，过载运行会导致效率的明显降低，而低负荷运行同样不符合经济运行的要求。除此之外，还需要关注平衡负荷的实现，即有效地减少由于不平衡的存在而带来的铜损状况的增加。就规章而言，其构建也应当聚焦于负荷量的突然变化，充分采用“谷”、“峰”之间的互相填补，来合理指导用电负荷持久稳定的实现，最终带来波动性及线损的减少。就功率互补来看，有必要采取无功自动互补的模式来有效提升负荷功率的因数大小，从而减少由无功所带来的损失，最终提升变压器的运行效率。

结束语

总之，提高变压器的经济运行水平是改善输配电效率、提升供电质量的有效举措之一，也是实现电力资源可持续发展的关键所在，必须得到充分的重视。

参考文献

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