孙海琼

（山西西山热电有限责任公司，山西太原 030053）

0 前言

在社会与经济不断发展的过程中，能源的消耗数量同样也不断增加，而能源属于生产与生活中的必备物质，同时也是社会与经济发展的重要动力，任何行业要想取得发展都离不开能源的支持[1]。电能属于一种二次能源，其具有输送快速、使用便捷的优点，在我国各行各业之中有广泛应用。不过，电能在输送以及使用时，损耗问题同样也是出现在每一个环节之中，电能的损耗数量非常大。据统计，我国电力系统之中，总发电量的7%左右会在供电以及用电的各个环节之中损耗掉，无法被有效的利用[2]。近年来，随着人们节能意识的不断加强，电能出现损耗的数量有所降低。不过，因为我国电力资源的需求数量非常大，电能总的损耗量依旧较大，这对我国社会与经济健康、稳定发展造成了影响[3]。

在电力系统之中，变压器属于关键的电气装置，变压器运行的方式是否经济，对电能损耗情况造成极大影响。电能从产生到输送再到应用，过程中要经历3-5次的变压流程。而在变压以及功率传递环节，变压器装置不仅会出现一定的有功功率损耗，同时也会出现一定的无功功率损耗。根据我国能源机构统计的数据来看，我国每年变压器运行过程中所产生的损耗高达到2500亿kWh左右，其损耗的电能要较小型电力系统发电总量还要多。所以，采取一定的方法进一步优化变压器运行方式，确保变压器损耗进一步降低，是供配电过程中亟待解决的关键问题[4]。

1 基于临界区间的变压器经济运行方法

一些变电所拥有1台变压器，而大部分变电所均拥有多台变压器，对于拥有多台变压器的变电所来说，在变压器运行过程中便能够采用不同的运行方式。例如，若是变电所中拥有2台变压器，则变压器的运行方式可以划分成3种：1号变压器运行，2号变压器作为备用；2号变压器运行，1号变压器作为备用；1号变压器和2号变压器并列运行。不管是对于1台变压器而言，或是对于2台参数一致的变压器来说，亦或是对于2台参数不相同的变压器而言，在采取临界点方法调节变压器运行方式时，变压器最佳运行负荷以及投切变压器转变其运行方式的临界值均为某一点。但是变压器的负荷不断发生改变，要是仅仅依靠临界点值对不断发生变化的负荷加以调节，这在操作上存在极大困难，难以取得很好的调节效果[5]。所以，在此对此种调节方法加以优化，采用很多连续的点值，来取代临界点划分过程中某一点值，将这些连续的点值组成相应区间，这样对变压器运行调节便能取得很好的效果。

经济运行区是在全面分析变压器运行效率之后而提出的一个理念，在不同的区域中均对应特定的经济运行方式。而若是处于临界区间中，此时变压器便会维持上一种运行方式，在整个临界区内其运行方式不再发生改变，所以这一区域也别称作是待操作区域。

2 不同变压器组合及经济运行区

2.1 单台变压器运行效率和经济运行区

对于单台变压器而言，其效率计算公式如下：

式中：U是变压器的负载电压值，kV；

I、IN分别是变压器的负载电流以及额定电流，A；

cosϕ是变压器功率因数；

ΔP0是变压器处于空载情况下的损耗值，kW；

ΔPK是变压器出现短路问题的损耗值，kW。

在变压器装置运行过程中，存在3个不同的区间，分别为高效经济运行区、低载高耗区以及过载不安全区。只有对不同的区域划分加以量化，才能更好地控制变压器运行，并且及时调整变压器确保其处于高效经济运行区。若是变压器在运行过程中负载超过了额定的负载情况，则此时从安全方面考虑是不允许的[6]。所以，高效经济区的上限便为额定负载。还能够得出，若是变压器在额定负载范围内的某一负载情况下，变压器的运行效率和额定负载之下运行效率正好一致，则负载便是高效经济区的最小负载。根据这一理论便可以得出如下计算公式：

对上式进行求解可得高效经济运行区的下限负载电流值，即IX=(ΔP0/ΔPK)IN。

所以，便能够计算得出高效经济运行的下限负载值应当为SX=SN(ΔP0/ΔPK)。

2.2 两台参数一致的变压器经济运行区

若两台变压器参数一致的情况下，在进行高效经济区计算过程中，还是应当按照效率加以计算，也就是当两台变压器装置同时运行过程中，和两台变压器之中某一台变压器额定负载状况下效率一致时，计算所得总负荷电流值，便能够认定为高效经济运行区的上限以及下限电流数值。

按照上述分析，可以得到下列计算公式：

对上式进行求解能够得出：

IX1=2IN，IX2=2IN(ΔP0/ΔPK)。

这样便得出了上限电流值为IX1=2IN，下限电流值为IX2=2IN(ΔP0/ΔPK)。

通过上述结果能够看出，若是两台参数一致的变压器并列运行过程中，其所对应的高效经济运行区上限与下限值，是一台变压器装置单独运行情况下所对应上限与下限值的2倍。这从物理意义方面来说也是符合实际情况的[7]。

由高效经济运行区上限、下限电流值进一步计算出高效经济运行区的上限、下限负载值，分别为：SS=2SN；SX=2SN(ΔP0/ΔPK)。

一台变压器运行和两台参数一致的变压器运行状况下所得上限和下限负载数值如表1所示。

表1 一台与两台参数一致的变压器高效经济区上限、下限负载值

若是SN＞2 SN(ΔP0/ΔPK)，则上述所述两个高效经济运行区便会存在一定的重合，如图1所示，重合部分便为临界区间，这一区间还被称作是待操作区间。在待操作区间之中，变压器可以采用哪一种运行方式均可以，不过，为了确保变压器运行过程中的安全性，通常要求变压器维持上一种方式。根据这一理论便能够对变压器的不同运行区间加以划分，具体情况如表2所示。

表2 两台参数一致的变压器高效经济运行区

2.3 两台参数不一致的变压器经济运行区

对于两台变压器参数不一致时，要想确保变压器运行的经济性，其投切方式将会变得更加复杂。对于两台不同参数的变压器而言，具体运行过程中便会存在3种不同方式，分别为A变压器运行、B变压器运行以及A和B变压器并列运行。采取何种方式可以确保投切时间以投切次数能够被有效控制，同时确保该种方式之下对应的损耗为最小值，应当计算变压器的具体损耗情况进行分析[8]。

首先，按照前述步骤分别计算得出A变压器、B变压器以及A和B变压器同时运行情况下所对应的上限和下限负载情况，具体计算结果如表3所示。

表3 不同情况下变压器高效经济运行区

假设SAN＜SBN，则可以得出两台参数不一致的变压器高效经济运行区，如图2所示。

图2 参数不一致的变压器高效经济运行区示意图

对变压器的不同运行区间加以划分，具体情况如表4所示。

表4 两台参数不一致的变压器高效经济运行区

3 结语

依照高效经济运行区划分可以确保变压器能够保持经济的运行状态，其是通过高效运行区间，替换了之前最佳经济运行负载值，如此便可以确保变压器在负载不断波动的情况下，能够避免变压器出现过多操作，而且此种方法在实际应用中所拥有的适应性也要高很多。