: L8 o' U; [4 h( M. E3 u: h$ w1. 绪论 ; S$ @: ~- @7 K5 L! W* e& d, k
变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下,通过择优选取最佳运行方式和调整负载,使变压器电能损失最低。换言之,经济运行就是充分发挥变压器效能,合理地选择运行方式,从而降低用电单耗。所以,变压器经济运行无需投资,只要加强供、用电科学管理,即可达到节电和提高功率因数的目的。 ' @; }1 H o ]. ^2 K 7 H6 n1 f( d" L. T: g) ^ 2. 概述: {8 E8 g/ n3 G! y) Z2 q
, V0 v- v1 E/ |& f! ]+ l W5 n- A 2. 1变压器的技术参数 " g* N# t7 z0 o8 K" O+ O ) t7 C% W5 `( h 2. 1. 1空载电流3 K* U8 m% L2 |
1 g; D+ N6 C- Y. e 空载电流的作用是建立工作磁场,又称励磁电流。当变压器二次侧开路,在一次侧加电压U1e时,一次侧要产生电流Io——空载电流。通常Zm? Z1,则Z1可以忽略。 8 }. l* }% N/ m2 n6 ^/ h* y P( C5 X3 G+ }# V4 V/ H7 a
Io=U1e/(Z1+Zm) (2-1) 8 ^4 r+ N' D. W \ , `9 a: s; o, f. L# t Z1——变压器一次阻抗 i3 z" y9 K* a6 T9 K' h$ g |. N- g/ K; b/ b9 e
Zm——变压器激磁阻抗 & I; p2 m1 X/ t3 B$ \* [$ r0 g1 ?) N0 x- S
2. 1. 2空载损失 7 `$ t# G5 r2 H, \% a, ~ " Q+ E+ g& N4 N6 q7 Z! Z 由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失,其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损失是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热,其损失大小由磁滞回线决定。 . @5 b( E% M! P) W- q9 o % k! B8 x* F& U& ]7 Y 2. 1. 3短路电压(短路阻抗)) r5 ?( f' w' c
7 C- I% p) |6 w( t, W, v a7 H" C
短路电压是指在进行短路试验时,当绕组中的电流达到额定值,则加在一次侧的电压。' L* Q, _) m9 n
7 c6 W% {3 M, M9 E! }
uk%=Uk/U1e *100% (2-2) 2 p' W, T8 ^. F; j/ B0 G# c5 w/ ?# }* g. C4 @; i. q
从运行性能考虑,要求变压器的阻抗电压小一些,即变压器总的漏阻抗电压小一些,使二次侧电压波动受负载变化影响小些;但从限制变压器短路电流的角度,阻抗电压应大一些。 " Y' W. U; w! R0 \2 u! t) J1 G5 T% x
2. 1. 4短路损失 ! b) p% K, M: w% O6 l) r; ?* q2 ]1 q: B0 E6 q, w
短路损失Pk是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失(亦铜损)。变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关,变压器铭牌规定的Pk值,指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损失。 k6 c, S" [, z. O. J9 y8 l' D8 u4 j9 a" i
2. 2变压器存在经济运行的因素 9 \9 w" C9 M) D. Y! u" ^ + q$ K% B: s& h% E- [# E. @ 2. 2. 1变压器间技术参数存在差异$ P4 G" o6 _+ b b/ G" ^% f w
! }2 P' l' \/ O
每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失,及无功功率的空载消耗和额定负载消耗。因变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同,所以上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器的运行方式运行。3 d i- S5 }3 Z) |7 G$ C7 a
5 | e9 u/ f$ O& c7 I4 j 2. 2. 2变压器有功功率损失和损失率的负载特性 + g0 p. n; h4 o) |1 v$ d ) {# s: @6 U! n# R" u/ p& M 变压器功率损失ΔP(千瓦)、效率η(%)和损失率ΔP%(%)的计算公式:% f1 w2 v+ m% L) o) c9 \
9 m' h$ v7 M( M: v& i( [( [7 k2 |
ΔP=Po+2Pk (2-3) ( w9 J" r$ N- G# c6 W3 { y9 x7 \, h \0 V. K+ C* @1 c η=P2/ P1= Secosφ/(Secosφ+Po+2Pk)*100 (2-4) + d5 T/ D+ h' x9 R ! O# [; k# t2 k; @ ΔP%=ΔP/P1*100% =( Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)*100% (2-5)% M$ w" x2 U- D A% c S9 V
$ {. K* b1 t* K% x2 y5 C1 l
=I2/I2e= P2/Secosφ (2-6)$ ?( f8 o+ _" i' o$ m
5 c( {, _* y2 t/ b
P1——变压器电源侧输入的功率 ) r/ v6 c' V' B0 I: h 1 N0 r3 X" a7 N2 X' `. Y) e P2——变压器负载侧输出的功率 # {4 W# Z/ u. O# E# A* w2 [% U0 |& s 8 N5 H; E& p, C% Z. W+ ~ cosφ——负载功率因数4 i1 L6 C! J7 l1 s
1 ~$ q8 j9 {0 K9 V ——负载系数 2 f% p2 {$ L9 B3 I2 y; S- d. `$ D, _8 P
I2——变压器二次侧负载电流 1 }5 L( t6 x5 M" z$ G9 F6 T9 C! Y3 H4 A! O4 L* D
I2e——变压器二次侧额定电流 6 j5 P6 x( G/ T( h 7 t) |% |. x6 j/ ?& I* E0 L4 z u3 L; r2 a, A
$ B5 O4 m, i, R6 o5 L3 y' i
由上图可知变压器损失率ΔP%是变压器负载系数的二次函数,ΔP%先随着的增大而下降,当负载系数等于 . p7 v u9 U+ j' r4 U% C, G; G, h. R
jp=(Po / Pk)1/2 (2-7) ) h+ ?/ w# L% {- |" q/ P3 v' v; x% ^# O
时即铜损等于铁损。然后ΔP%又随着增大而上升。jp是最小损失率ΔP%的负载系数,称为有功经济负载系数。所以,当固定变压器运行时,可通过调整负荷来降低ΔP%.7 Q. S% J3 E$ p# H" [: Q3 B! N
$ `! L* L. r! _8 l; s" p
2. 2. 3变压器无功功率消耗和消耗率的负载特性# Q0 h# [5 Q- T; t% C; y+ y
! ]' }1 `3 |" m" q
变压器无功功率消耗ΔQ的基本公式为: 6 L: l$ _( E- s" X% G/ e3 ^* F7 |$ y9 o3 ?
ΔQ=Q0+ 2Qk (2-8) - _ g* W' [' g; C- J6 s( t* H, T2 Y* z6 z9 B% _
为衡量变压器传输单位有功功率时消耗的无功功率,便提出无功消耗率的公式:, X5 M0 h j( L3 C4 y
^9 s- K' n5 k% j ΔQ%=ΔQ/ Q1*100% (2-9) & O/ i5 Z) _$ r4 S, d4 O8 C ( o7 z0 _+ }& P7 P! f( D 2 o; ~3 j$ C& d( D8 e7 {2 k) H1 z3 c/ W5 n U3 a- ]. a
2. 3变压器无功功率的经济运行 $ g8 v' ]8 p1 o' h |5 U( X9 I # i5 s1 c* o. ?7 H" o 由于变压器的变压过程是借助于电磁感应完成的。因此,变压器是一个感性的无功负载。在变压器传输功率时其无功损耗远大于有功损失。因此,在分析变压器经济运行时,无功消耗和有功损失都要最小。/ Z5 W! f( P5 p- T& D) o
5 b6 O, s5 i5 B2 W* [ A, H 在额定负载条件下,变压器的无功功率消耗和有功功率损失之比为:" G; g9 H- a/ r W- d
5 C1 K9 v3 e ^1 u; b
Kxr=ΔQe/ΔPe=(Q0+Qk)/(P0+Pk) (2-10); o. Q" c6 l x* |+ l
1 T1 _" R, f2 d) M: X0 z) u Kxr=[(I0+Ie)2 Xm+Xk]/ [(I0+Ie)2 rm+rk] (2-11)- [9 e; p) c7 c. W. n
7 X% z v9 R" {% m( j Kxr ——阻抗比- j# V. Y; c0 m& T% i
9 F1 H" q/ k' ^9 o# t" c' E X = D(SDe/SXe) (4–10)7 A! A" ~1 ^, R
: U; a# e: N! s6 _( n
根据上式可得出临界经济容量的计算公式: * E( b% O' w" X5 `* R j% N r! r1 |# c1 h& N
SL=[(PDO- PXO)/(PXK / SXe2 - PDK / SDe2)]1/2 (4–11) 1 B) D' m0 |) K) y0 h4 @3 {" t$ e/ a; J) J3 n
! J5 P9 d6 v0 y! _9 V* i, m7 ]% Y" n- p! U* |& b! a& @2 c6 m4 r
由图4-2可知,临界经济容量的意义是:当按实际负载需用变压器的容量S> SL时,则选用容量大的变压器;反之,S<SL时,则选用容量小的变压器。4 ^; Z' N8 i- M# L
! ^, C1 B) @7 N0 R {& W. y
4. 3变压器运行方式的经济运行区$ q5 _" |, I" m' @
6 r! q" d9 S0 s9 r% o* q* c 4. 3. 1单台变压器的经济运行区 - @) @; N m3 p& t# H' s& g8 r# ^$ d# m : n# e6 @$ x0 U/ L" H; l$ B 由于变压器损失率的负载特性是一个非线性函数,所以,如图4-3中可按损失率的大小分成三个运行区:经济运行区,不良运行区和最劣运行区。运行区间临界条件的计算公式是在“大马拉小车”临界条件的基础上导出的。9 {& _+ i# W7 ^$ D
" t6 M9 }, J% F. f
- y2 _2 r; d1 _- f" |
% B. x6 L$ S! g% X% ]" m0 P3 Z 4. 3. 1. 1根据式(4-6┛芍??谝话闱榭鱿翷j有两个根,即图4-3中A、B两点。所以,当负载系数在Lj2~Lj1内变化时,变压器处在经济运行区,损失率是较低的,其变化范围ΔPd%~ΔPLj%.1 N5 n7 }3 e5 \, _9 Y, D$ O
+ \5 m) n' w& i) J5 f/ @0 u4 A
4. 3. 1. 2 根据上图可知,L只有一个根,即图中点L.区间L~Lj2及Lj1~1称不良运行区。在此区间内变压器损失率是比较大的,变化范围是ΔPLj ~ΔPLL%,运行不经济。 1 h0 p' ~2 I! p- S. ]* G& h # q; |7 @( G% b6 K, {/ q& t0 H 4. 3. 1. 3图4-3中0~L是最劣运行区,通称过轻载运行区间,变压器损失率很大,运行极不经济。 : j& h7 w7 k D# m$ ^ 6 y) i; j( D1 w. S7 Z 5. 科学管理和变压器经济运行3 R3 K5 D$ K, r; I1 L
: f1 S9 Z# B6 g 5. 1变压器制造和经济运行 , w! g, a J6 d# ~3 s! K9 \# j9 w# |, h" L
变压器经济运行不仅取决于经济运行方式,同时更取决于变压器的制造水平。按变压器经常负载大致可以分为四种情况:一是经常处于满载或接近满载运行的变压器;二是经常处于多半载运行的变压器;三是经常处于少半载运行的变压器;四是经常处于轻载或空载运行的变压器。 1 @ J8 }# |4 ]6 D" s3 l( m$ W+ ?% q1 N: w; _1 z0 p! T
当前制造厂出厂的变压器,经济负载率大都是40~60%范围,对上面的四类负载都不完全适应,特别是对满载或轻载运行的变压器损失率是很大的。因此,建议生产四个类型的变压器,其经济负载率分别为90%、65%、40%、20%.各用电单位都能根据变压器的负载情况选择相应的经济负载率的变压器。这样一来,各用电单位的变压器都能在经济运行区运行,就可以大量节约有功电量和无功电量。 7 t* F# T% }8 o6 j, h* }/ k' g; G {( U# L+ G' p4 v
5. 2变压器更新和经济运行0 `. Q1 U+ G+ W/ q- l
! |8 A0 V" V4 u3 C! ~/ l 设备更新的目的不单纯是消除其有形磨损,更是为了消除其无形磨损。只有不断更新的途径才能从根本上使设备损耗降低、效率提高,改善技术落后状况。) ]0 y: I5 x0 W& m9 n3 B. h