赵旭　李聪明

摘要：近年来，为了提高供电可靠率，绝大部分变电站都安装了两台变压器。变压器是电力网中的主要电气设备，由于它的运行时间长、损耗比较大，合理选择和安排主变容量及运行方式是降损节能的主要措施。文章对如何提高主变压器的经济效益进行了探讨。

关键词：变电站；主变压器；经济效益；供电可靠性；电气设备 文献标识码：A

中图分类号：TM406 文章编号：1009-2374（2015）27-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.076

电力网电能损耗是电力部门的一项重要经济技术指标，也是电力系统生产技术水平和经营管理水平的综合反映，所以降低电网损耗，对搞好节能和提高电力企业经济效益具有非常重要的意义。电能损耗包括电能在输电、变电、配电、用电等各个环节中的损耗。很多单位和部门往往只注重配电和用电环节，而却往往忽视了变电这一环节。笔者曾从事变电运行多年，下面就从变电这个环节来说明。变压器是电力网中的主要电气设备，也是电力网中不可缺少的电气设备，由于它的运行时间长、损耗比较大，合理选择和安排主变容量及运行方式是我们降损节能的主要措施。那么如何使变压器在经济状况下运行呢？

1 变压器的损耗计算

变压器在传输电能过程中，本身要消耗一部分电能，这部分电能损耗由两部分组成：一部分是由变压器的励磁电流造成的损耗，基本上是固定不变的，所以叫不变损耗（即铁损），用字母P0来表示；另一部分是由负荷电流造成的损耗，其大小与变压器所带负荷电流的平方成正比，这部分损耗是可变的，所以叫可变损耗（即铜损），用字母Pke来表示。变压器损耗的计算公式为：

第一，单台变压器运行时，在各种负荷下运行时的总损耗为：

（1）

第二，两单台变压器并列运行时，在各种负荷下运行时的总损耗为：

（2）

上式中由于我们主变容量较小，由无功功率损耗所引起的有功功率损耗可忽略不计。

2 变压器运行的经济负荷

根据理论推导，当变压器的不变损耗等于可变损耗时，即变压器的铜损和铁损相同时，效率达到最佳状态。这时变压器所带负荷叫做经济负荷。因此，变压器的经济负荷系数为：

（3）

例1：有一台35/10kV的铝绕组变压器，容量为1800kVA，空载损耗P0=3600W，短路损耗Pke=24000W，则：

即这台变压器的负荷是额定负荷的38.7%时最经济，这时的负荷约为774kVA。如果这台变压器满负荷运行，则其负荷是经济负荷的2.58倍，但可变损耗是不变损耗的6.6倍。以上例子说明，当实际负荷大于变压器的经济负荷时，变压器的可变损耗将会成倍的增长。在我们日常工作中，因管理人员认识不够，心里没有一个明确的概念，没有实地去测算负荷，导致经常出现“大马拉小车或小马拉大车现象”，这显然是不合理的。当然，在实际运行中，变压器不可能经常在经济负荷下运行，我们应根据辖区的负荷情况来制定一个负荷范围，这个范围的上下限与经济负荷的差值不要过大，使变压器在这个范围内运行比较经济。

3 变压器的经济运行方式

近年来，随着农网工程的升级改造，为了提高供电可靠性和降低损耗，变电站原有高耗能主变压器都已更新，绝大多数的变电站都已设计为两台有载调压变压器。其有两种形式：一种是两台相同参数的变压器的并列运行；另一种是两台变压器的容量和损耗不等时的运行。因为我们这方面的知识比较缺乏，供电所、变电站运行人员有相当一部分同志这样认为：两台变压器并列运行时，只要总负荷小于其中一台主变的容量时，有一台主变运行比较经济，其实并不是这样。让我们来分析上述两种情况：

3.1 两台相同参数的变压器的并列运行

在轻负荷时，若并列运行的变压器台数不变，则线圈中的铜损很小，而铁损在总损耗中所占的比重较大。这时如果认为切除一台变压器来减少变压器的总损耗，这显然是不科学的。我们想，当只有一台变压器运行时，变压器的铁损减少了，但由于负荷加在一台变压器上，而铜损增加了。下面我们不妨用举例的方法加以说明：

例2：有一座变电站装有两台2000kVA的主变压器，其空载损耗P0=4200W，短路损耗Pke=24000W，当在一定负荷下，由一台或两台并列运行时，其变压器的损耗可根据上面的公式1和2来计算，如表1：

表1 表2

由表1可知，当负荷达到某一数值时，由一台主变运行和两台主变并列运行其总损耗是相差不大的。负荷小于这一数值时，应由一台主变运行比较经济，负荷大于这一数值时，应由两台主变并列运行比较经济。那么这一负荷数值叫“临界负荷”。临界负荷的计算公式为：

（4）

当总负荷大于临界负荷时，n台变压器并列运行比较经济，当总负荷下降到小于临界负荷时，切除一台变压器运行比较经济。

有了这一公式，例2就可以直接计算了。

kVA （5）

当总负荷大于1183kVA时，两台变压器并列运行比较经济，当总负荷小于1183kVA时，只用一台变压器运行比较经济。这和表1中的计算结果是相同的。

3.2 两台变压器的容量和损耗不等时的运行

如果有两台容量不等的变压器并列运行，当负荷变化时，不能用上面的式（4）来直接计算出临界负荷。那么怎么办呢？我们不妨先用上面列表的方法用式（1）和式（2）来计算，通过比较我们有了深刻的认识。最后我们再用公式来计算。现举例说明：

例3：某变电站有一台2000kVA的主变（P0=4200W，短路损耗Pke=24000W）和一台3150kVA的主变（P0=5800W，短路损耗Pke=33000W）。

那么在不同负荷下主变单台运行和并列运行功率损耗如表2，变压器的损耗可根据上面的式（1）和式（2）来计算。

由表2同样可以看出：当S<800kVA时，2000kVA主变单台运行比较经济；当S>800kVA时，3150kVA主变单台运行比较经济；当S>1800kVA时，两台主变并列运行比较经济。显然用列表法来寻找临界负荷是比较麻烦的，下面我们用公式来计算，其结果是一样的。

假若有A、B两台主变，其空载损耗分别为△P0A、△P0B，短路损耗分别为△PdA、△PdB。

第一，A、B两变单台运行的临界负荷点计算公式为：

（5）

当SSj1时，△P0大的变压器运行比较经济。

第二，A变单台运行和A、B两台并列运行的临界负荷点计算公式为：

（6）

当SSj2时，A、B两台并列运行比较经济。

第三，B变单台运行和A、B两台并列运行的临界负荷点计算公式为：

（7）

当SSj3时，A、B两台并列运行比较经济。

有了这三个公式，我们就可以直接计算了，将参数分别代入式（5）、式（6）、式（7）中，可得：

Sj1=770kVA，Sj2=1230kVA，Sj3=1890kVA

画坐标图说明：

图1

当S<770kVA时，A主变单台运行比较经济；当S>770kVA时，B主变单台运行比较经济；当S>1890kVA时，两台主变并列运行比较经济。比较上述两种方法其计算结果基本一致。

综上所述，调度值班员或变电站运行人员要制定各变电站主变经济负荷曲线，根据负荷曲线合理安排主变的运行方式，以降低损耗，提高效益。

作者简介：赵旭（1974-），男，内蒙古兴和人，供职于兴和电力公司，中级职称，研究方向：电力；李聪明（1967-），男，内蒙古兴和人，供职于兴和电力公司，中级职称，研究方向：电力。

（责任编辑：蒋建华）