淺析配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

　　1. 概述

　　1. 1空載電流與空載損失

　　空載電流的作用是建立工作磁場，又稱勵(lì)磁電流。當(dāng)變壓器二次側(cè)開路，在一次側(cè)加電壓U1e時(shí)，一次側(cè)要產(chǎn)生電流Io---空載電流。通常Zm》Z1，則Z1可以忽略。

　　Io=U1e/(Z1+Zm) (1-1)

　　Z1---變壓器一次阻抗

　　Zm---變壓器激磁阻抗

　　勵(lì)磁電流在變壓器鐵芯產(chǎn)生的交變磁通要引起渦流損失和磁滯損失稱為空載損失(P0)(又叫鐵損)。渦流損失是鐵芯中的感應(yīng)電流引起的熱損失，其大小與鐵芯的電阻成反比。磁滯損失是由于鐵芯中的磁疇在交變磁場的作用下做周期性的旋轉(zhuǎn)引起的鐵芯發(fā)熱，其損失大小由磁滯回線決定。

　　1. 2短路電壓(短路阻抗)與短路損失

　　短路電壓是指在進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)繞組中的電流達(dá)到額定值，則加在一次側(cè)的電壓。

　　uk%=Uk/U1e *100% (1-2)

　　從運(yùn)行性能考慮，要求變壓器的阻抗電壓小一些，即變壓器總的漏阻抗電壓小一些，使二次側(cè)電壓波動(dòng)受負(fù)載變化影響小些;但從限制變壓器短路電流的角度，阻抗電壓應(yīng)大一些。

　　短路損失Pk是變壓器在額定負(fù)載條件下其一次側(cè)產(chǎn)生的功率損失(稱作銅損)。變壓器繞組中的功率損失和繞組的溫度有關(guān)，變壓器銘牌規(guī)定的Pk值，指繞組溫度為 >75℃時(shí)額定負(fù)載產(chǎn)生的功率損失。

　　2.變壓器存在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素

　　每臺(tái)變壓器都存在有功功率的空載損失和短路損失，及無功功率的空載消耗和額定負(fù)載消耗。因變壓器的容量、電壓等級(jí)、鐵芯材質(zhì)不同，所以上述參數(shù)各不相同。因此變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是選擇參數(shù)好的變壓器和最佳組合參數(shù)的變壓器的運(yùn)行方式運(yùn)行。

　　2.1變壓器有功功率損失和損失率的負(fù)載特性

　　變壓器功率損失ΔP(千瓦)、效率η(%)和損失率ΔP%(%)的計(jì)算公式：

　　ΔP=Po+2Pk (2-1)

　　η=P2/ P1= Secosφ/(Secosφ+Po+2Pk)*100 (2-2)

　　ΔP%=ΔP/P1*100% =( Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)*100% (2-3)=I2/I2e= P2/Secosφ (2-4)

　　P1---變壓器電源側(cè)輸入的功率

　　P2---變壓器負(fù)載側(cè)輸出的功率

　　cosφ---負(fù)載功率因數(shù)

　　I2---變壓器二次側(cè)負(fù)載電流

　　I2e---變壓器二次側(cè)額定電流

由上式可知變壓器損失率ΔP%是變壓器負(fù)載系數(shù)的二次函數(shù)，ΔP%先隨著的增大而下降，當(dāng)負(fù)載系數(shù)等于jp=(Po / Pk)1/2 (2-5)時(shí)即銅損等于鐵損。然后ΔP%又隨著增大而上升。jp是最小損失率ΔP%的負(fù)載系數(shù)，稱為有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)。所以，當(dāng)固定變壓器運(yùn)行時(shí)，可通過調(diào)整負(fù)荷來降低ΔP%。

　　2.2變壓器無功功率消耗和消耗率的負(fù)載特性

　　變壓器無功功率消耗ΔQ的基本公式為：ΔQ=Q0+ 2Qk (2-6)

　　為衡量變壓器傳輸單位有功功率時(shí)消耗的無功功率，便提出無功消耗率的公式：ΔQ%=ΔQ/ Q1*100% (2-7)

[$page]　　2. 3變壓器無功功率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

　　由于變壓器的變壓過程是借助于電磁感應(yīng)完成的。因此，變壓器是一個(gè)感性的無功負(fù)載。在變壓器傳輸功率時(shí)其無功損耗遠(yuǎn)大于有功損失。因此，在分析變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，無功消耗和有功損失都要最小。

　　在額定負(fù)載條件下，變壓器的無功功率消耗和有功功率損失之比為：

　　Kxr=ΔQe/ΔPe=(Q0+Qk)/(P0+Pk) (2-8)

　　Kxr=[(I0+Ie)2 Xm+Xk]/ [(I0+Ie)2 rm+rk] (2-9)

　　Kxr ---阻抗比

　　ΔQe、ΔPe ---變