陈小瑞

（山西西山热电有限责任公司，山西太原 030022）

0 前言

现阶段，为了能够进一步改善变压器设备运行情况，从而确保变压器的损耗可以得以降低，很多学者对于变压器经济运行开展了研究。在电力行业不断发展的过程中，变电所的变压器数量也有所增加，而且变压器的容量同样也随之加大，也导致了变电所之中不同变压器的容量不一致，而且相关技术参数同样有一定差异[1]。所以，在变压器具体运行时便会面临选择哪一台变压器作为备用变压器。这对这一情况，怎样确保变压器运行的经济性，确保变压器运行时的损耗值最小，这是确保变压器装置得以经济运行的重要保障。现阶段，变压器经济运行工作中依旧存在不少的问题，其中最为突出的问题为：

（1）工作人员对于变压器的利用率认识有误区，很多工作人员都认为只要是确保变压器拥有较高利用率，则便能保证变压器的损耗降低，便能够使得变压器运行中更加经济，基本上都是以利用率对变压器的经济运行状况进行判断。

（2）未能采用科学计算的方法开展变压器管理工作，比如，若是其中一台变压器可以承担所有负载，则通常情况下便将另外一台变压器停运。要是其中一台较小容量的变压器能够满足负载要求，则便不会使用相对大容量的变压器[2]。

因此，应当进一步对变压器经济运行的原理加以分析，通过科学的计算去取代传统的经验调节方法，以确保变压器能够更经济的运行。

1 变压器经济运行原理

1.1 变压器运行原理

变压器装置的工作原理：变压器的原绕组在有交流电通过情况下，在铁芯之中形成相应的交变磁通，依照电磁感应相关原理，原绕组以及副绕组均会出现感应电动势，此时在副绕组之中所出现的感应电动势其功能和负载电源功能一样。如此，利用变压器装置就能够把电能由原绕组而传递至负载电路之中。电能传递的具体流程是：交流电流i1通过原绕组时，会激发绕组中的铁芯形成相应的交变磁通[3]。因为原绕组和副绕组均套于相同铁芯部件之上，那么在铁芯之中所形成的交变磁通会交联原绕组和副绕组，会在原绕组和副绕组之中形成具有同一频率值的感应电动势e1与e2，此时，副绕组之中形成的感应电动势e2充当了负载电路中的电源，并且会在回路之中产生对应的电流i2，为负载运行提供电能。若是原绕组或者副绕组变化，则副绕组产生的电压也将以一定比例发生变化，变压器能够改变电流或是电压大小，但是却无法改变频率大小[4]。

1.2 变压器经济运行问题提出

变压器经济运行是指采用一定方法选用最佳的运行模式，有效调节不同电压器运行负载，确保输电量保持不变，让变压器的能耗可以将至最小。在输配电系统之中，涉及各种型号以及各种容量的变压器装置，及时在同一个变电所之中，变压器一般也有多台，而且还会有备用变压器，而对于相同的负载而言，变压器有了不同运行模式，在这些运行模式之中，其所对应的能耗也有所差异，也必定存在某种运行模式下变压器能耗最低[5]。这种情况下则会出现变压器经济运行的问题，也就是要求在变压器运行的过程中，要选用最佳的运行方式。

2 变压器经济运行原理分析

变压器运行方式将直接影响到变压器运行的经济性，变压器最优的运行方式是确保变压器损耗尽可能低。在变压器经济运行方式确定过程中，又可以采用动态经济运行分析方法以及静态经济运行分析方法[6]。静态经济运行分析是在变压器具体运行过程中，依照设定的负载情况，而选择损耗最小运行方式，若是负载发生波动，此时变压器的运行方式依旧维持不变。动态经济运行分析是依照变压器负载不断波动情况，而及时调节运行方式，确保损耗得以最大限度的降低。关于变压器经济运行的原理非常多，以临界点划分方法为例进行分析。

2.1 临界点划分方法原理

在变压器经济运行分析之中，临界点划分方法属于较为基础的分析方法，同时也是变压器经济运行区间进行划分时常用的分析方法，其原理是对各个变压器损耗曲线交点进行求解，从而得到负载临界点，再依照不同的临界点而划分各个经济运行区，不同经济运行区之中所设定的运行方式也有所差异，从而保证变压器的损耗能够将至最低[7]。

例如，两台参数不一致的A变压器以及B变压器，分别计算得到SA-B、SA-AB、SB-AB，其分别代表不同变压器运行状态下功率损失曲线的交点，如图1所示。

图1 变压器参数不一致时临界点划分

基于此将变压器经济运行模式划分为3种不同类型：

（1）若是S＜SA-B的情况下，则投入运行A变压器是最为经济的运行方式；

（2）若是SA-B＜S＜SB-AB的情况下，则投入运行B变压器是最为经济的运行方式；

（3）若是S＞SB-AB的情况下，则A变压器和B变压器并列运行是最为经济的运行方式。

从图1所示对应的经济运行区间能够得出，临界点划分方法的分析思路非常清晰，而且也便于工作人员理解，仅需要计算得到临界负载值，即可以轻松找到相应的经济运行区间。此种方法不仅能够应用在静态分析过程中，同时还能够应用到动态分析过程中。

2.2 基于临界点划分方法的静态分析

某变电所拥有两台参数不一致的变压器，变压器所对应的具体参数如表1所示。

则能够得出其所对应的功率损耗曲线，如图2所示。

表1 某变电所中两台变压器对应参数

这种情况下，针对负载的不同能够准确确定变压器对应经济运行方式：

图2 变压器临界点

（1）若是S＜11.7MVA的情况下，则投入运行A变压器是最为经济的运行方式；

（2）若是11.7MVA＜S＜28.6MVA的情况下，则投入运行B变压器是最为经济的运行方式；

（3）若是S＞28.6MVA的情况下，则A变压器和B变压器并列运行是最为经济的运行方式。

现在假定在一天中负载的变化情况一共有以下3种：负载值分别是8.5 MVA、15.6 MVA、35 MVA，则依照相应的经济运行模式，便可以计算得到相应的损耗值，具体结果如表2所示。

表2 负载变化是变压器经济运行模式和对应损耗

依据静态分析方法，在变压器的运行阶段其运行方式不会出现改变，仅仅采用同一种方式运行，所以其损耗值在设定的经济运行模式之下不会发生改变，也就是说变压器无法确保任何时间段内均处于最优运行状态之下，有时还会发生超负荷运行或者是低负荷运行的问题。针对该变电站的变压器运行包含有3种不同模式，而有A变压器在处于第三段负荷情况下将会处于超负荷运行状态，所以只能够采用后两种运行模式。计算得出这两种模式下所对应的能耗值，结果如表3所示。

表3 变压器各个运行模式下对应能耗值

最优运行模式即是变压器在不同时间之中采取与之相对应的经济运行模式运行，这种情况下的能耗值仅仅为1149kWh。所以能够得出，通过静态方式对变压器进行控制，仅仅可以保证变压器在经济运行区间内达到最优化运行目标，当处于经济运行区间之外，则将导致损耗有所增加，无法达到经济运行的目标。所以，对于一些负载存在较大波动的变压器来说，采用静态经济运行模式依旧无法真正的解决经济运行问题。

2.3 基于临界点划分方法的动态分析

在变压器的具体运行过程中，负载情况一般都是不断发生改变的。要想确保变压器能够达到经济运行目标，应当实时对负载值进行监控，同时将其和临界值加以比较，依照实际负载具体大小，实时调整变压器运行情况，及时进行投切操作，从而确保变压器一直处在最佳的运行状态。此时则需要应用到动态经济运行分析[8]。

例如，对于上述所提到的A变压器与B变压器而言，若是该变电所之中全天的负载波动划分成为5个不同的时间区段，变压器相应的运行方式如表4所示。

在不同的时间区段之中，变压器的负载情况也不一样，则此时变压器具体运行模式也要改变，这样才能确保变压器一直处于经济运行状态，具体的切投操作为：

（1）T1～T2时间区段变压器切投为B变压器停运而A变压器运行；

（2）T2～T3区段变压器切投为B变压器投入运行；

（3）T3～T4区段变压器切投为B变压器停运；

（4）T4～T5时间区段变压器切投为A变压器停运而B变压器投入运行。

表4 各个负载区段变压器经济运行模式

4 结语

通过上述分析可知，只要变电所的负载值在变压器容量范围之中，不管是负载如何改变，仅仅对负载具体数值和临界负载值加以比较，即能够决定具体的经济运行模式，从而进行适当的切投操作，确保变压器组能够一直处在经济运行区，这样会保证变压器运行过程中的能耗显著降低，而且能够对静态经济运行模式下损耗较大这一缺点加以纠正，具有较强的实用性。