朱 华

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

1 南山终端电气负载现状及存在问题

1.1 电气负载现状

中海油南山终端厂区生产配电如图1所示，生产区配电由2台主变压器ATL-L-7220和ATL-L-7221提供，2台变压器参数一致（表1）。变压器有2种运行方式：当断路器1和断路器2合闸、断路器3处于分闸时，2台变压器并列运行；当断路器1和3合闸、断路器2分闸，或者断路器2和3合闸、断路器1分闸时，2台变压器中的任意一台变压器单独运行。

表1 变压器参数

1.2 存在问题

生产区的2台变压器有时并列运行、有时单独带载，没有形成1套在不同负荷下的变压器不同运行管理模式，浪费了电能。在当前节能的背景下，形成1套固定的变压器经济运行方式十分必要。

2 变压器经济运行计算

电力变压器经济运行是指电力变压器运行时降低有功功率损耗、提高效率、获得最佳经济效益的运行方式。变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分[1]。变压器的有功损耗和无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器综合有功损耗。

图1 南山终端生产区配电

变压器无功功率的损耗，使得系统中的电流增大，增加了电力系统的有功损耗，可等效视为变压器有功损耗的增加。做法是引入1个换算系数即无功经济当量Kq，将无功损耗折算为等效有功损耗。

2.1 功率损耗计算[2]。

变压器在负荷为S时的有功损耗见式（1）。

式中ΔPT——变压器的有功损耗，kW

ΔQT——变压器的无功损耗，kVar

ΔP0——变压器的空载有功损耗，kW

ΔPK——变压器的短路有功损耗，kW

ΔQ0——变压器空载无功损耗，kVar

ΔQN——变压器额定负荷无功损耗，kVar

SN——变压器的额定容量，kV·A

2.2 变压器效率计算

变压器在负荷为S时的效率见式（2）。

式中P1——变压器输入有功功率，kW

P2——变压器输出有功功率（P2=P1-ΔP），kW

ΔP——有功损耗，kW

2.3 变压器功率损耗率计算

式中P1——变压器输入有功功率，kW

ΔP——有功损耗，kW

ΔP%——功率损耗率

β——负载系数

Sn——视在功率

cosφ——负载功率因数

3 南山终端变压器损耗计算

3.1 变压器损耗计算

以中海油南山终端电气负载为例，计算变压器损耗。根据以上公式，令负载系数β=S/Sn，cosφ取0.81，则南山变压器损耗和负载系数的关系为ΔP≈2.2+11.5β2，变压器效率和损耗的关系为，变压器损耗率和负载系数的关系为

3.1 变压器的功率损耗

在不同负载系数即不同负载下，变压器的功率损耗、效率和功率损耗率见表2。

表2 不同负载下的变压器损耗

根据表2，作出不同负载系数和变压器效率和变压器功率损失率图（图 2、图 3）。

可知，当变压器承担的负载系数β=0.4时，变压器效率最高，约为99% ，功率损耗率最低，约为1.23%。此时变压器处于最佳运行方式。

4 不同运行方式变压器损耗比较分析

根据南山终端平时巡检记录可知 ，南山终端生产负载视在功率一般为S=355 kV·A，则负载系数β=355/1000=0.355。

图2 负载系数和效率关系

4.1 变压器并列运行

采用变压器并列运行方式时，由于2台变压器参数完全一致，可以近似认为2台变压器同等负载，单台变压器负载系数为β/2=0.177 5，则变压器功率损耗 ΔP1≈2×[2.2+变压器效率变压器损耗率

图3 负载系数和功率损耗率关系

4.2 变压器单独运行

如果采用1台变压器供电方式，则 β=0.355。变压器功率损耗 ΔP2≈2.2+11.5β2=3.65 kW；变压器效率变压器损耗率

4.3 节能分析

由以上计算结果可知，在现有南山终端负载下采用1台变压器单独运行方式，无论是在功率损耗、变压器效率还是变压器损耗率，均优于2台变压器并列运行。此时，不仅变压器效率高、损耗率小、能延长变压器的使用寿命，而且还能减少变压器自身消耗，节约能源。

相比2台变压器并列运行，单独运行其中1台变压器每年节省电量 W=ΔP×T=（5.12-3.6）×365×24=13 315 kW·h。

5 结论

为了给现场提供确切操作程序，明确在多大负荷下采取何种变压器运行模式，令在某一负载系数β下，变压器单独运行和变压器并联运行功率损耗相等，即ΔP1=ΔP2，则β=0.618。当β=0.618，即负载为618 kV·A时，此时2种运行方式变压器损耗相等。因此，当南山负载＜618 kV·A时，应采用单台变压器单独供电方式；当负载＞618 kV·A时，应采用2台变压器并列运行方式。

综上所述，对于有多台变压器参与的配电系统，完全可以通过变压器损耗和效率计算，找到不同负载下的变压器最佳经济运行方式。这样，不用增加任何额外的投资，就能达到既延长变压器寿命、利于成本控制，又能减少变压器自身损耗、节约电能的目的。