摘要：變壓器在整個(gè)國(guó)計(jì)民生中是一種應(yīng)用極廣的耗能設(shè)備。變壓器是電力生產(chǎn)過程中的主要電器。變壓器在變壓和傳遞電功率時(shí)，其自身要產(chǎn)生有功功率損失和無功功率消耗。由于變壓器臺(tái)數(shù)多、總?cè)萘看?，所以在發(fā)、供、用電過程中變壓器總的電能損失約占整個(gè)電力系統(tǒng)損失的30%左右。因此，全面開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

　　關(guān)鍵詞：變壓器 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

　　1. 緒論

　　變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損失最低。換言之，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是充分發(fā)揮變壓器效能，合理地選擇運(yùn)行方式，從而降低用電單耗。所以，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行無需投資，只要加強(qiáng)供、用電科學(xué)管理，即可達(dá)到節(jié)電和提高功率因數(shù)的目的。

　　2. 概述

　　2. 1變壓器的技術(shù)參數(shù)

　　2. 1. 1空載電流

　　空載電流的作用是建立工作磁場(chǎng)，又稱勵(lì)磁電流。當(dāng)變壓器二次側(cè)開路，在一次側(cè)加電壓U1e時(shí)，一次側(cè)要產(chǎn)生電流Io---空載電流。通常Zm» Z1，則Z1可以忽略。

　　Io=U1e/（Z1+Zm） （2-1）

　　Z1---變壓器一次阻抗

　　Zm---變壓器激磁阻抗

　　2. 1. 2空載損失

　　由于勵(lì)磁電流在變壓器鐵芯產(chǎn)生的交變磁通要引起渦流損失和磁滯損失。渦流損失是鐵芯中的感應(yīng)電流引起的熱損失，其大小與鐵芯的電阻成反比。磁滯損失是由于鐵芯中的磁疇在交變磁場(chǎng)的作用下做周期性的旋轉(zhuǎn)引起的鐵芯發(fā)熱，其損失大小由磁滯回線決定。

　　2. 1. 3短路電壓（短路阻抗）

　　短路電壓是指在進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)繞組中的電流達(dá)到額定值，則加在一次側(cè)的電壓。

　　uk%=Uk/U1e *100% （2-2）

　　從運(yùn)行性能考慮，要求變壓器的阻抗電壓小一些，即變壓器總的漏阻抗電壓小一些，使二次側(cè)電壓波動(dòng)受負(fù)載變化影響小些；但從限制變壓器短路電流的角度，阻抗電壓應(yīng)大一些。

　　2. 1. 4短路損失

　　短路損失Pk是變壓器在額定負(fù)載條件下其一次側(cè)產(chǎn)生的功率損失（亦銅損）。變壓器繞組中的功率損失和繞組的溫度有關(guān)，變壓器銘牌規(guī)定的Pk值，指繞組溫度為75℃時(shí)額定負(fù)載產(chǎn)生的功率損失。

　　2. 2變壓器存在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素

　　2. 2. 1變壓器間技術(shù)參數(shù)存在差異

　　每臺(tái)變壓器都存在有功功率的空載損失和短路損失，及無功功率的空載消耗和額定負(fù)載消耗。因變壓器的容量、電壓等級(jí)、鐵芯材質(zhì)不同，所以上述參數(shù)各不相同。因此變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是選擇參數(shù)好的變壓器和最佳組合參數(shù)的變壓器的運(yùn)行方式運(yùn)行。

　　2. 2. 2變壓器有功功率損失和損失率的負(fù)載特性

　　變壓器功率損失ΔP（千瓦）、效率η（%）和損失率ΔP%（%）的計(jì)算公式：

　　ΔP=Po+2Pk （2-3）

　　η=P2/ P1= Secosφ/(Secosφ+Po+2Pk)*100 （2-4）

　　ΔP%=ΔP/P1*100% =( Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)*100% （2-5）

　　=I2/I2e= P2/Secosφ （2-6）

　　P1---變壓器電源側(cè)輸入的功率

　　P2---變壓器負(fù)載側(cè)輸出的功率

　　cosφ---負(fù)載功率因數(shù)

　　---負(fù)載系數(shù)

　　I2---變壓器二次側(cè)負(fù)載電流

　　I2e---變壓器二次側(cè)額定電流

　　由上圖可知變壓器損失率ΔP%是變壓器負(fù)載系數(shù)的二次函數(shù)，ΔP%先隨著的增大而下降，當(dāng)負(fù)載系數(shù)等于

　　jp=（Po / Pk）1/2 （2-7）

　　時(shí)即銅損等于鐵損。然后ΔP%又隨著增大而上升。jp是最小損失率ΔP%的負(fù)載系數(shù)，稱為有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。所以，當(dāng)固定變壓器運(yùn)行時(shí)，可通過調(diào)整負(fù)荷來降低ΔP%。

　　2. 2. 3變壓器無功功率消耗和消耗率的負(fù)載特性

　　變壓器無功功率消耗ΔQ的基本公式為：

　　ΔQ=Q0+ 2Qk （2-8）

　　為衡量變壓器傳輸單位有功功率時(shí)消耗的無功功率，便提出無功消耗率的公式：

　　ΔQ%=ΔQ/ Q1*100% （2-9）

　　2. 3變壓器無功功率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

　　由于變壓器的變壓過程是借助于電磁感應(yīng)完成的。因此，變壓器是一個(gè)感性的無功負(fù)載。在變壓器傳輸功率時(shí)其無功損耗遠(yuǎn)大于有功損失。因此，在分析變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，無功消耗和有功損失都要最小。

　　在額定負(fù)載條件下，變壓器的無功功率消耗和有功功率損失之比為：

　　Kxr=ΔQe/ΔPe=(Q0+Qk)/(P0+Pk) （2-10）

　　Kxr=[（I0+Ie）2 Xm+Xk]/ [（I0+Ie）2 rm+rk] （2-11）

　　Kxr ---阻抗比

　　ΔQe、ΔPe ---變壓器自身無功消耗和有功損失

　　Xm 、rm ---變壓器勵(lì)磁回路感抗和電阻

　　Xk ---變壓器額定負(fù)載下的漏磁感抗和

　　rk ---變壓器短路電阻

　　Kxr變壓器總的電抗和總的電阻之比，其值大小代表變壓器感性強(qiáng)度。阻抗比和變壓器的容量有關(guān)，容量在560~7500KVA之間，Kxr≈5~10。

　　變壓器空載功率因數(shù)公式為：

　　cosΦ0=P0/S0 （2-12）

　　由于變壓器是個(gè)感性負(fù)載，其空載功率因數(shù)很低，一般變化范圍為cosΦ0=0.05~0.2。變壓器容量越大，cosΦ0越小。

　　2. 4變壓器技術(shù)特性優(yōu)劣的分析和計(jì)算

　　變壓器技術(shù)特性優(yōu)劣的分析和計(jì)算是分析計(jì)算變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。在有些情況下可以直觀的區(qū)分變壓器技術(shù)特性的優(yōu)劣。但在某些情況下，特別是對(duì)容量不同的變壓器，其技術(shù)特性的優(yōu)劣要通過判定公式計(jì)算后才能計(jì)算。

　　2. 4. 1容量相同的變壓器技術(shù)特性優(yōu)劣的判定

　　若有A、B兩臺(tái)容量相同的變壓器，其參數(shù)為：PAO、PAK、IA0%、UAK %、PBO、PBK、IB0%、UBK %，每臺(tái)變壓器功率損失率計(jì)算公式同（2-3）式。當(dāng)ΔPA=ΔPB時(shí)，可解得有功臨界負(fù)載系數(shù)L：

　　L=[（PAO – PBO）/（PBK – PAK）]1/2 （2–13）