摘要：文章介紹了變壓器經濟運行的負荷率、臨界負荷率等基本概念，從合理選擇變壓器容量、選擇節能型變壓器、采用無功補償設備、擇優汰劣、避免空載運行以及降低變壓器的溫度等幾方面分析了變壓器經濟運行的節能措施。并通過近年更換變壓器的實例，對變壓器經濟運行的節能效果進行分析。通過分析提出在確保變壓器安全運行和保證供電質量的基礎上，充分利用現有設備通過擇優選取變壓器最佳運行方式，負載調整的優化以及改善變壓器運行條件，選用節能型變壓器等技術措施，從而達到向智力挖潛，向管理挖潛實施內涵節電的目的。

　　關鍵詞：變壓器,經濟運行,節能降耗

　　變壓器是一種應用極廣的耗能設備，變壓器在變壓和傳遞電功率時，自身要產生有功損耗和無功損耗，變壓器的經濟運行對節能降耗，達到國家“十一五”規劃綱要提出的目標，意義十分重大。變壓器經濟運行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優選取最佳運行方式和調整負載，使變壓器電能損失最低。換言之，經濟運行就是充分發揮變壓器效能，合理地選擇運行方式，從而降低用電單耗。所以，變壓器經濟運行無需投資，只要加強供、用電科學管理，即可達到節電和提高功率因數的目的。

　　1、變壓器經濟運行節能措施

　　1.1合理選擇變壓器容量

　　變壓器作為一種靜止的電氣設備，由于沒有機械方面的損失，所以它的效率是比較高的，一般在額定狀況下均達96%以上。但是這樣一個高的效率并不是在任何情況下都能獲得的，它是由變壓器的負載率決定的。變壓器的實際運行狀態按負載率大致可以分為三個區域一個點。

　　三個區域：

　　1)最佳經濟運行區(最佳區)：它的范圍一般在額定負載的25%—75%之間，在此區間效率較高。

　　2)經濟運行區(經濟區)：它的范圍一般在額定負載的15%—100%之間，在此區間效率尚可。

　　3)最劣運行區(非經濟運行區，過去俗稱的“大馬拉小車”區)：它的范圍一般在10%—20%以下，在此區間效率低。

　　一個點:

　　變壓器功率損耗最低點，或稱效率最高點，它位于最佳經濟運行區內，一般在額定負載的40%左右。實際負載率在最佳區內從兩邊越靠近綜合功率經濟區負載系數點，效率越高。以上三個區域一個點各自對應的實際效率是多少，只需通過某些計算即可獲得。

　　如何使變壓器運行在其最佳區內或功率損耗最低點附近，發揮出實際的高效率，才是我們關心和追求的，由于負載率直接與變壓器額定容量有關，于是對變壓器本身的額定容量就有了一個選擇要求。

　　1.1.1無功經濟當量的引入

　　為了計算設備的無功損耗在電力系統中引起的有功損耗增加量，特引入一個換算系數，即無功功率經濟當量，它表示電力系統中每減少l kvar的無功功率，相當于電力系統所減少的有功功率損耗kW數，其符號為Kq。對工廠變配電所來說，無功功率經濟當量Kq=0.02～0.15(平均取K。=0.1)

　　1.1.2一臺變壓器經濟運行的負荷率

　　變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗兩部分，而其無功損耗對電力系統來說，通過Kq換算后等效為有功損耗。因此變壓器的有功損耗加上變壓器無功損耗所換算的等效有功損耗，就稱為變壓器有功損耗換算值。一臺變壓器在負荷為S時的有功損耗換算值為

　　△P1≈△Po+Kq×△Qo+(△PK+Kq×△QN)(S/SN)2 (1)

　　式中：△PT——變壓器的有功損耗

　　△QT——變壓器的無功損耗

　　△P。——變壓器的空載損耗

　　△PK——變壓器的短路損耗

　　△Q。——變壓器空載時的無功損耗

　　△QN——變壓器額定負荷時的無功損耗增量

　　SN——變壓器的額定容量

　　其中：△Q0≈SN×Io%/100 (2)

　　式中 Io%——變壓器空載電流占額定電流的百分值

　　△QN≈SN×Uk%/100 (3)

　　式中UK%——變壓器的短路電壓(阻抗電壓UZ)占額定電壓的百分值

　　要使變壓器運行在經濟負荷Sec下，就必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值△P/S為最小值的條件。因此令d(△P/S)/dS=0，可得變壓器的經濟負荷為

　　Sec=Sn △P0+Kq△Q0

　　△Pk+Kq△QN (4)

　　變壓器的經濟負荷率或經濟負荷系數為

　　kec = △P0+Kq△Q0

　　△Pk+Kq△QN (5)

　　一般電力變壓器的經濟負荷率為40%左右。

　　1.1.3兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷率

　　在變電所總負荷為S時，兩臺變壓器并列運行，每臺變壓器承擔的負荷為s/2，兩臺變壓器的有功損耗換算值為

　　△PII≈2(△P0+Kq×△Qo)+2(△Pk+Kq×△QN)(S/SN)2 (6)

　　設單臺運行及兩臺變壓器并列運行時，有相等的有功損耗換算值，可導出單臺與兩臺變壓器并列方式之問的臨界負荷Scr的計算公式

　　2×Scr= SN △P0+Kq△Q0

　　△Pk+Kq△QN (7)

　　當SScr時，宜于兩臺運行。

　　1.2選用節能型變壓器，

　　Sl0，S11系列35kV的電力變壓器是我國目前生產的低損耗產品，其損耗值與S7系列對比空載損耗可降低15%，負載損耗可降低30%。節能效果較為顯著，具有重量輕、體積小、損耗低、空載電流小、噪聲低、抗短路能力強、節能效果明顯等優點。

　　1.3采用無功補償設備提高功率因數

　　不同的功率因數引起的變壓器有功和無功消耗不同，即隨著功率因數的提高，變壓器的有功和無功消耗都要下降。功率因數穩定在一個合理的較高值已是電力系統的一項極為重要的節電措施。因此采用提高功率因數和降低變壓器運行溫度的措施，可使變壓器運行在最佳工作狀況或接近這個狀況。當功率因數達不到規定值的要求時(一般規定功率因數不得低于0.9)應采用無功補償設備，提高功率因數。

　　1.4擇優汰劣達到節能目的。

　　變壓器不是損壞后才更新，而是老化到一定程度，還要有一定剩值時就可以更新。一般為20年。自我站淘汰低效高耗能變壓器選用高效節能型變壓器后，年節約有功電量3241.2kWh，無功電量39244.8kVARh，綜合電量5606.4kWh。

　　1.5避免空載運行。

　　對長期處于空載的變壓器及時停止運行，降低線損也比較明顯。我單位一臺35kV 1600kVA變壓器的空載損耗為2095W，停運一天降低的電量損耗為50.28kWh，一個月可降低的電量損耗為150.84kWh。

　　1.6降低變壓器的溫度。

　　變壓器繞組的電阻隨著溫度增高而增大。對同一臺變壓器在同一負載下，如果溫度越低，損耗也越低。因此，應作好變壓器散熱，降低變壓器的溫度。

　　2、變壓器經濟運行的節能效果分析

　　2010年我單位通過設備改造，用S10型節能變壓器替代老型號SZL7型變壓器，容量由2500KVA變為1600KVA。S10型變壓器空載損耗為2095W，SZL7型變壓器的空載損耗為3900W，替代后僅在鐵損(空載損耗)方面一年就節電(3900一2095)W×8760=16687.8 kW·h，相當可觀。

　　新舊變壓器的容量、技術參數見表1

　　

        2.2.1新變壓器運行分析如下：

　　變壓器空載時的無功損耗△Q0由公式(2)得11.2Kvar，變壓器額定負荷時的無功損耗增量△QN由公式(3)得104Kvar，一臺變壓器經濟運行的負荷率(Kq=0.1)Kec由公式(5)得 0.34，變壓器經濟運行的負荷Sec 由公式(4)得544KVA。

　　2.2.2老變壓器運行分析如下：

　　變壓器空載時的無功損耗△Q0由公式(2)得22.5Kvar，變壓器額定負荷時的無功損耗增量△QN由公式(3)得l67Kvar，一臺變壓器經濟運行的負荷率(Kq=0.1)Kec由公式(5)得0.38，變壓器經濟運行的負荷Sec 由公式(4)得950KVA。

　　2.2.3我單位有兩臺電動機。當電動機兩臺運行時，電動機軸功率P為1076KW，功率因數COS¢為0.9所以：S=P/COS¢=1196KVA此時，變壓器運行時損耗△P1由公式(1)得l9.11KW。當電動機一臺運行一臺備用時，電動機軸功率P為538KW，功率因數COS¢為0.9所以：S=P/COS¢=598KVA此時，變壓器運行時損耗△P1由公式(1)得7.20KW。

　　通過上述計算看出：根據管線壓力與輸量要求我站投入一臺電機，軸功率為538KW，新變壓器與電機匹配良好，工作在最佳經濟運行區。原變壓器則是大馬拉小車，加上投用已有20年，應該淘汰。如果新變壓器帶兩臺電機運行，損耗是帶一臺電機的2.65倍，相應的損耗增加，不經濟。我站優化運行方式，一臺電機運行，一臺備用，應避免兩臺電機同時投用。因此更換新變壓器達到經濟運行的目的，節電效果是明顯的。

　　3 結論

　　變壓器經濟運行不僅取決于運行方式，同時更取決于變壓器的制造水平。變壓器經濟運行應用范圍很廣，節電效果很明顯，方法也很多。

　　(1)充分利用現有設備條件，通過詳細分析和嚴密計算，選擇技術參數好的變壓器和經濟運行方式運行;

　　(2)通過加強供電的科學管理來實現變壓器的經濟運行;

　　(3)擇優汰劣，選用節能型變壓器可較大幅度降低電能損耗。

　　參考文獻：

　　胡景生等著。變壓器經濟運行。中國電力出版社

　　劉介才著 工廠供電 機誡工業出版社