电力变压器经济运行区的确定方法

分享到：

　电力变压器是应用极为广泛的电气设备，从发电、供电直到用电，一般需经过约5次变压过程，每次变压都要产生电能损耗。由于变压器台数多，总容量大，所以在电力系统中，变压器的总损耗约占总发电量的8。因此，对电力变压器经济运行区的研究具有重要意义。

　　变压器综合功率中的空载损耗为ΔPoz，综合功率中的额定负载损耗ΔPdz，变压器综合功率损耗为ΔPz＝ΔPozβ2ΔPdz，其中β为变压器负载率。因变压器实际负载总是在一定范围内变动，不能用某一个量值来评价其运行工况优劣，需要用运行区来评价，现分析如下：

　　1　单台变压器经济运行区的确定

　　单台变压器综合功率损耗率ΔPz，如式(1)所示：

　　ΔPz＝ΔPozβ2ΔPdz÷βSecosφ2ΔPozβ2ΔPdz　　　　　　　　　(1)

　　根据上式可得变压器综合功率损耗率的特性曲线，如图1所示。

　　由图可见，负载系数β在0≤β≤βz范围内，ΔPz为递减函数，在βz≤β≤1范围内，ΔPz是递增函数，但其曲率比递减时小得多(变化比较平稳)。

　　变压器长期满载运行应视为安全合理的，因此，变压器经济运行区的确定原则应为：变压器在额定负载条件下运行作为经济运行区的上限值，故得出βj1＝1的数值。经济运行区的下限对应的损耗率如图1所示，要与额定损耗率相等。而变压器在额定负载时(β＝100)，损耗率ΔPe的计算式为：ΔPe＝ΔPozΔPdz÷SecosφeΔPozΔPdz　　　　　　(2)

　　式中cosφe——变压器额定负载时的功率因数

　　当变压器负载率为βj2时，其综合功率损耗率ΔPj2的计算式为：

　　ΔPj2＝ΔPozβj22ΔPdz÷βj2Secosφ2ΔPozβj22ΔPdz　　　　　　　　　(3)　　　　

　　因为ΔPj2＝ΔPe，所以可得下列关系式：

　　ΔPozΔPdz÷SecosφeΔPozΔPdz＝ΔPozβj22ΔPdzβj2Secosφ2ΔPozβj22ΔPdz　(4)

　　在上式中Secosφe》ΔPozΔPdz，βj2Secosφ2》ΔPozβ2j2ΔPdz，故分母中的ΔPozΔPdz和ΔPozβ2j2ΔPdz可以略去不计，又因Secosφe≈Secosφ2，所以式(4)可简化为：ΔPozΔPdz＝ΔPozβj22ΔPdz÷βj2

　　由上式可解得：

　　βj2＝ΔPoz÷ΔPdz＝βz2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5)

　　结论：经济运行区的上限βj1＝1；经济运行区的下限βj2＝βz2。

　　2　单台变压器经济运行区优选运行段的确定

　　变压器经济运行区包括了变压器额定负载在内的较大负载范围，在这个范围的边缘(如接近βj1，βj2的负载系数)，其损耗率与最低损耗率相比仍较高，有必要在经济运行区内确定优选运行段。

　　确定优先运行段的目的，是为了保证在此负载范围内，变压器的综合功率损耗率比最低综合功率损耗率增加会小于10，从而实现高效降损的目标。

　　经过论证分析，根据国标《GB/T13462-92工矿企业电力变压器经济运行导则》，对变压器最佳经济运行区的上限负载率定为βz1＝0.75。

　　根据变压器综合功率损耗率特性曲线，可以找到与βz1＝0.75时的对应点

　　βz2，βz2即为最佳经济运行区的下限值，如图2所示。

　　由图2可知，变压器分别在βz1与βz2运行时，其综合功率损耗率是相等的，所以可得如下关系式：

　　ΔPoz(0.75)2ΔPdz÷0.75Secosφ2ΔPoz(0.75)2ΔPdz＝ΔPozβz22ΔPdzβz2Secosφ2ΔPozβz22ΔPdz

　　经化简后可解得：

　　βz2＝2ΔPoz÷1.5ΔPdz＝1.333βz2　　　　　　　　　(6)

　　结论：最佳经济运行区的上限βz1＝0.75；最佳经济运行区的下限βz2＝1.333βz2。

　　综上所述，以变压器的实际综合功率负载系数β为据，可将变压器运行区域分为三类：

　　①最佳经济运行区：1.333βz2＝βz2≤β≤βz1＝0.75；

　　②经济运行区：βz1＝0.75＜β≤βj1＝1及β2z＝βj2≤β≤βz2＝1.333βz2；

　　③非经济运行区：0≤β≤βz2。