电力变压器经济运行分析
简介： 对电力变压器损耗进行分析，总结了在各种条件下经济运行方式。
关键字：电力变压器 损耗 经济运行
1．前言
电力变压器作为电力系统电压变换的主要设备，被广泛应用于输电和配电领域，变压器容量的选择直接影响到电网的运行和投资。对供电部门的公用变压器而言，会使低压网络变大造成过多地消耗有色金属；选择容量过大的变压器会很快满载，甚至过载，将会限制负荷的发展。变压器经济运行与否，是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。
变压器在变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关，同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。因此，必须根据变压器的有关技术参数，通过合理地选择运行方式，加强变压器的运行管理，充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。
2．变压器的负载与损耗的关系
电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分，在一定的负载下，变压器的有功功率损耗可用下式表示：
P=Pn+Pl 2－1
P--总的有功功率损耗；Pn--空载有功功率损耗；Pl--在一定负载下的负载有功功率损耗
Pn =Pt+KQt= Pt+K(I0%Se/100) 2－2
Pl=Pf+KQf= Pf+ K(Ud%Se/100) 2－3
Pt为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。
Qt为变压器变压器额定励磁功率
I0%为变压器空载电流
Pf为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损
Ud%为变压器阻抗电压
K为无功经济当量，按变压器在电网中的位置取值，一般可取k=0.1kW/kvar
Se变压器额定容量
空载损耗Pt是只与变压器铁芯相关的常数，它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗Pf则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗，根据P=I2R故Pf与负载电流的平方成正比。I0%、Ud%为变压器一个固定参数，它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。
由此根据公式2－2、2－3可以计算出一台30KVA和一台100KVA变压器的有功功率损耗如下：
表2－1：30KVA变压器在cos =0.8时不同负荷下的损失率
负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％） 负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％）
10 0.3 0.0085 0.3085 12.85 60 0.3 0.3060 0.6060 4.2
20 0.3 0.034 0.3340 6.96 70 0.3 0.4165 0.7165 4.26
30 0.3 0.0765 0.3765 5.23 80 0.3 0.5440 0.8440 4.40
40 0.3 0.1360 0.4360 4.54 90 0.3 0.6885 0.9885 4.58
50 0.3 0.2125 0.5125 4.27 100 0.3 0.8500 1.1500 4.79
表2－2：100KVA变压器在cos =0.8时不同负荷下的损失率
负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％） 负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％）
10 0.66 0.0225 0.6825 8.35 60 0.66 0.8100 1.4700 3.06
20 0.66 0.0900 0.7500 4.69 70 0.66 1.0250 1.7625 3.15
30 0.66 0.2025 0.8625 3.59 80 0.66 1.4400 2.1000 3.28
40 0.66 0.3600 1.0400 3.25 90 0.66 1.8225 2.4825 3.45
50 0.66 0.5625 1.2225 3.06 100 0.66 2.2500 2.9100 3.64
图2－1 ：30KVA变压器不同负荷情况下损失曲线 图2－2：100KVA变压器不同负荷情况下损失曲线
通过表2－1、表2－2的数据及图2－1、图2－2的曲线，单从变压器功率损失来看，利用率在50％－70％间为变压器损失率最低、经济运行最好的情况。
3．相同负荷情况下变压器的选择
由表2－1、表2－2的数据可以得出，当三台30KVA(合计容量为90KVA)的变压器在利用率为50％～70％情况下并列运行，三台变压器的总损耗P1大于一台100KVA在相同利用率情况下的总损耗P2。因此两台及以上容量变压器较相应容量的一台的损失大，同时三台变压器的价格比一台相同容量的更高。同时变压器越大也并不一定就越经济，单从变压器损耗看那是可能的，但负荷越大外端输出电流也越大，外线线路线径就需要越大，初期造价也相应增加。
所以在相同负荷情况下变压器选择需要考虑一下几点：
（1）、在综合了解用户负荷前提下，尽量根据变压器工作在50％～70％利用率情况下选择变压器容量。
（2）、变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。虽然新型变压器初期价格高，但是新型变压器和高能耗变压器价格差一般能在变压器2~3年的运行中得到弥补。
（3）、根据现场供电情况，变压器安装应选择在供电负荷重心区域。同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压损耗。
（4）、变压器的选择应根据变压器损耗和外接线路的投资来充分比较考虑，尽量达到线路初期投资小和变压器损耗低的优化方案。
4、结论：
对于变压器的经济运行应根据变压器现有的技术参数结合实际负荷情况及现场情况，选择合理的变压器运行方式及变压器容量，以便能够实现变压器的经济运行，减少变压器的有功功率损耗。
关键字：电力变压器 损耗 经济运行
1．前言
电力变压器作为电力系统电压变换的主要设备，被广泛应用于输电和配电领域，变压器容量的选择直接影响到电网的运行和投资。对供电部门的公用变压器而言，会使低压网络变大造成过多地消耗有色金属；选择容量过大的变压器会很快满载，甚至过载，将会限制负荷的发展。变压器经济运行与否，是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。
变压器在变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关，同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。因此，必须根据变压器的有关技术参数，通过合理地选择运行方式，加强变压器的运行管理，充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。
2．变压器的负载与损耗的关系
电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分，在一定的负载下，变压器的有功功率损耗可用下式表示：
P=Pn+Pl 2－1
P--总的有功功率损耗；Pn--空载有功功率损耗；Pl--在一定负载下的负载有功功率损耗
Pn =Pt+KQt= Pt+K(I0%Se/100) 2－2
Pl=Pf+KQf= Pf+ K(Ud%Se/100) 2－3
Pt为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。
Qt为变压器变压器额定励磁功率
I0%为变压器空载电流
Pf为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损
Ud%为变压器阻抗电压
K为无功经济当量，按变压器在电网中的位置取值，一般可取k=0.1kW/kvar
Se变压器额定容量
空载损耗Pt是只与变压器铁芯相关的常数，它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗Pf则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗，根据P=I2R故Pf与负载电流的平方成正比。I0%、Ud%为变压器一个固定参数，它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。
由此根据公式2－2、2－3可以计算出一台30KVA和一台100KVA变压器的有功功率损耗如下：
表2－1：30KVA变压器在cos =0.8时不同负荷下的损失率
负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％） 负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％）
10 0.3 0.0085 0.3085 12.85 60 0.3 0.3060 0.6060 4.2
20 0.3 0.034 0.3340 6.96 70 0.3 0.4165 0.7165 4.26
30 0.3 0.0765 0.3765 5.23 80 0.3 0.5440 0.8440 4.40
40 0.3 0.1360 0.4360 4.54 90 0.3 0.6885 0.9885 4.58
50 0.3 0.2125 0.5125 4.27 100 0.3 0.8500 1.1500 4.79
表2－2：100KVA变压器在cos =0.8时不同负荷下的损失率
负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％） 负荷电流（％） 铁损（KW） 铜损（KW） 总损失（KW） 损失率（％）
10 0.66 0.0225 0.6825 8.35 60 0.66 0.8100 1.4700 3.06
20 0.66 0.0900 0.7500 4.69 70 0.66 1.0250 1.7625 3.15
30 0.66 0.2025 0.8625 3.59 80 0.66 1.4400 2.1000 3.28
40 0.66 0.3600 1.0400 3.25 90 0.66 1.8225 2.4825 3.45
50 0.66 0.5625 1.2225 3.06 100 0.66 2.2500 2.9100 3.64
图2－1 ：30KVA变压器不同负荷情况下损失曲线 图2－2：100KVA变压器不同负荷情况下损失曲线
通过表2－1、表2－2的数据及图2－1、图2－2的曲线，单从变压器功率损失来看，利用率在50％－70％间为变压器损失率最低、经济运行最好的情况。
3．相同负荷情况下变压器的选择
由表2－1、表2－2的数据可以得出，当三台30KVA(合计容量为90KVA)的变压器在利用率为50％～70％情况下并列运行，三台变压器的总损耗P1大于一台100KVA在相同利用率情况下的总损耗P2。因此两台及以上容量变压器较相应容量的一台的损失大，同时三台变压器的价格比一台相同容量的更高。同时变压器越大也并不一定就越经济，单从变压器损耗看那是可能的，但负荷越大外端输出电流也越大，外线线路线径就需要越大，初期造价也相应增加。
所以在相同负荷情况下变压器选择需要考虑一下几点：
（1）、在综合了解用户负荷前提下，尽量根据变压器工作在50％～70％利用率情况下选择变压器容量。
（2）、变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。虽然新型变压器初期价格高，但是新型变压器和高能耗变压器价格差一般能在变压器2~3年的运行中得到弥补。
（3）、根据现场供电情况，变压器安装应选择在供电负荷重心区域。同时尽量保证三相变压器负荷平衡，减少负序电压损耗。
（4）、变压器的选择应根据变压器损耗和外接线路的投资来充分比较考虑，尽量达到线路初期投资小和变压器损耗低的优化方案。
4、结论：
对于变压器的经济运行应根据变压器现有的技术参数结合实际负荷情况及现场情况，选择合理的变压器运行方式及变压器容量，以便能够实现变压器的经济运行，减少变压器的有功功率损耗。
文章版权归西部工控xbgk所有，未经许可不得转载。
上一篇：一种基于PLC的干出灰控制系统
下一篇：立窑料煤水自动跟踪系统
服务咨询