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[摘 要]提高变压器的运行效率对工矿企业节能具有重要意义。分析了变压器经济运行的条件，探讨了经济运行条件选择变压器容量的可行性。
[关键词]变压器 经济运行 容量选择
中图分类号：TB214 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-165-01
1 变压器的经济运行
电力变压器是工矿企业的重要设备，变压器的经济运行对节能具有十分重要的意义。所谓经济运行，是指使变压器有功损耗最小，能获得最佳经济效益的设备运行方式。电力系统的有功损耗，不仅与设备有功损耗有关，而且与设备的无功损耗有关。变压器的有功损耗加上无功损耗所换算的等效有功损耗，称为变压器的有功损耗换算值。
1.1 单台变压器的经济运行
一台变压器在负荷为S时的有功损耗换算值为：
（1）
式中： -----变压器的空载损耗；
-----变压器的短路损耗；
：变压器空载时的无功损耗， 为空载电流百分比；
：变压器额定负荷时的无功损耗增量， 为阻抗电压百分比；
-----变压器无功功率经济当量；
-----变压器的额定容量。
要使变压器运行在经济负荷SNC下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值ΔP/S为最小值的条件。因此令d（ΔP/S）/dS=0，可求得变压器的经济负荷为：
（2）
变压器的经济负荷与变压器的额定容量之比，称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，用KNC表示，即
（3）
一般电力变压器的经济负荷率为50%左右。
1.2 多台变压器的并联经济运行
由于工矿企业的负荷变换比较大，采用单台变压器很难做到经济运行，可采用多台变压器并联运行，根据负荷大小，决定投入运行的变压器台数，使投入的变压器始终运行在最高效率区，做到经济运行。
为了研究方便，现假设有两台容量不同的变压器1T 和2T，看这两台变压器应如何运行才是经济运行。
首先，根据式（1）作出变压器1T及变压器2T单独运行时的有功功率损耗曲线，如图1中曲线1和2；再作出两台变压器并列运行时的有功功率损耗曲线，如图1中的曲线3。由于有功功率损耗ΔPT与变压器的实际负荷S2成正比，所以曲线1、2、3呈抛物线形。
从图1的曲线可以看出，当S﹤S1时，由变压器1T单独运行，有功功率损耗最小，运行最经济；当S1﹤S﹤S2时，由变压器2T单独运行有功功率损耗最小，运行最经济；当S﹥S2后，变电站则应以两台变压器并列运行，有功功率损耗最小，运行最经济。由此可以确定变电站在不同负荷时，变压器的经济运行方式。在图1中曲线的交点A与B点，叫经济运行点。在经济运行点处两种运行方式的有功功率损耗相等且两种运行均为最经济运行。曲线1与曲线3的交点不是经济运行点。
当变电站中变压器的台数超过两台时，且他们的额定容量不同，同理可以作出变压器在不同方式下的有功功率损耗曲线，并根据不同负荷时有功功率损耗最小的原则，确定变压器的经济运行方式。
如果变电站中装设多台容量相同的变压器，其经济运行方式必须通过计算来确定。例如变电站有n台变压器并列运行，每台变压器的额定容量均为SN，变电站的总负荷为S。
根据上面介绍过的在经济运行点处，在变电站同一总负荷S下，运行中的n台变压器的总有功损耗与投入（n+1）台变压器的总有功损耗相等的原则，有下面等式成立：
= （4）
解此等式，既可求出变电站的总负荷S：
（5）
式中SN为单台变压器的额定容量；其他参数均为单台变压器的参数，其意义同前。
式5表明，若变电站原先有n（n≥1）臺相同容量变压器运行，当变电站的总负荷增大到由式5所算出的数值时，则应再投入一台同样容量的变压器，由（n+1）台并列运行才能符合经济运行原则。
根据同理，可导出公式：
（6）
式6表明，若变电站原先有n（n>1）台相同容量变压器运行，当变电站的总负荷减小到由式6所算出的数值时，则应退出一台变压器，由（n-1）台并列运行才能符合经济运行原则。
2 变压器的容量选择
由于经济运行的前提是损耗最小，所以一般说来，变压器处于经济运行状态时最为合理，因此，选择变压器容量时应根据功率损耗最小的原则，使变压器的负荷系数等于经济负荷系数。为此可首先确定企业的计算负荷，即企业的实际有效负荷，所采用的较为普遍的方法是需用系数法和二项式系数法。
求得计算负荷后，若为单台变压器，其容量可由下式确定：
SN=S30/KNC （7）
式中：SN----变压器额定容量；
S30----企业的计算负荷；
KNC----经济负荷系数。
若为多台变压器并列运行，总容量除参照上式外，还要考虑检修及一、二级负荷的大小等因素。
按经济运行的观点选择变压器容量，一般情况下，负荷率只有50%左右，从设备利用率和一次性投资的观点来看并不理想，但从长远的观点来看还是合理的。据统计，变压器经济运行时，减少损耗的节电费用对损失容量投资的补偿一般只需2～3年，最多不超过4年，而变压器在额定负荷下长期运行的自然寿命一般为20年。经济运行时，由于绕组温度降低，变压器的寿命还会延长，对经济效益显然是有利的。
当然，由于企业负荷变动较大，按经济运行原则选择变压器容量，难以保证在不同负荷下变压器都处于经济运行状态，这是此方法的不足之处。
3 结束语
变压器经济运行与容量选择，对企业节能具有十分重要的意义，应根据实际，综合考虑，力求取得最佳效果。
参考文献：
[1] 刘介才 工厂供电 北京：机械工业出版社
[2] 耿 毅 工业企业供电 北京：冶金工业出版社
[关键词]变压器 经济运行 容量选择
中图分类号：TB214 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-165-01
1 变压器的经济运行
电力变压器是工矿企业的重要设备，变压器的经济运行对节能具有十分重要的意义。所谓经济运行，是指使变压器有功损耗最小，能获得最佳经济效益的设备运行方式。电力系统的有功损耗，不仅与设备有功损耗有关，而且与设备的无功损耗有关。变压器的有功损耗加上无功损耗所换算的等效有功损耗，称为变压器的有功损耗换算值。
1.1 单台变压器的经济运行
一台变压器在负荷为S时的有功损耗换算值为：
（1）
式中： -----变压器的空载损耗；
-----变压器的短路损耗；
：变压器空载时的无功损耗， 为空载电流百分比；
：变压器额定负荷时的无功损耗增量， 为阻抗电压百分比；
-----变压器无功功率经济当量；
-----变压器的额定容量。
要使变压器运行在经济负荷SNC下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值ΔP/S为最小值的条件。因此令d（ΔP/S）/dS=0，可求得变压器的经济负荷为：
（2）
变压器的经济负荷与变压器的额定容量之比，称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，用KNC表示，即
（3）
一般电力变压器的经济负荷率为50%左右。
1.2 多台变压器的并联经济运行
由于工矿企业的负荷变换比较大，采用单台变压器很难做到经济运行，可采用多台变压器并联运行，根据负荷大小，决定投入运行的变压器台数，使投入的变压器始终运行在最高效率区，做到经济运行。
为了研究方便，现假设有两台容量不同的变压器1T 和2T，看这两台变压器应如何运行才是经济运行。
首先，根据式（1）作出变压器1T及变压器2T单独运行时的有功功率损耗曲线，如图1中曲线1和2；再作出两台变压器并列运行时的有功功率损耗曲线，如图1中的曲线3。由于有功功率损耗ΔPT与变压器的实际负荷S2成正比，所以曲线1、2、3呈抛物线形。
从图1的曲线可以看出，当S﹤S1时，由变压器1T单独运行，有功功率损耗最小，运行最经济；当S1﹤S﹤S2时，由变压器2T单独运行有功功率损耗最小，运行最经济；当S﹥S2后，变电站则应以两台变压器并列运行，有功功率损耗最小，运行最经济。由此可以确定变电站在不同负荷时，变压器的经济运行方式。在图1中曲线的交点A与B点，叫经济运行点。在经济运行点处两种运行方式的有功功率损耗相等且两种运行均为最经济运行。曲线1与曲线3的交点不是经济运行点。
当变电站中变压器的台数超过两台时，且他们的额定容量不同，同理可以作出变压器在不同方式下的有功功率损耗曲线，并根据不同负荷时有功功率损耗最小的原则，确定变压器的经济运行方式。
如果变电站中装设多台容量相同的变压器，其经济运行方式必须通过计算来确定。例如变电站有n台变压器并列运行，每台变压器的额定容量均为SN，变电站的总负荷为S。
根据上面介绍过的在经济运行点处，在变电站同一总负荷S下，运行中的n台变压器的总有功损耗与投入（n+1）台变压器的总有功损耗相等的原则，有下面等式成立：
= （4）
解此等式，既可求出变电站的总负荷S：
（5）
式中SN为单台变压器的额定容量；其他参数均为单台变压器的参数，其意义同前。
式5表明，若变电站原先有n（n≥1）臺相同容量变压器运行，当变电站的总负荷增大到由式5所算出的数值时，则应再投入一台同样容量的变压器，由（n+1）台并列运行才能符合经济运行原则。
根据同理，可导出公式：
（6）
式6表明，若变电站原先有n（n>1）台相同容量变压器运行，当变电站的总负荷减小到由式6所算出的数值时，则应退出一台变压器，由（n-1）台并列运行才能符合经济运行原则。
2 变压器的容量选择
由于经济运行的前提是损耗最小，所以一般说来，变压器处于经济运行状态时最为合理，因此，选择变压器容量时应根据功率损耗最小的原则，使变压器的负荷系数等于经济负荷系数。为此可首先确定企业的计算负荷，即企业的实际有效负荷，所采用的较为普遍的方法是需用系数法和二项式系数法。
求得计算负荷后，若为单台变压器，其容量可由下式确定：
SN=S30/KNC （7）
式中：SN----变压器额定容量；
S30----企业的计算负荷；
KNC----经济负荷系数。
若为多台变压器并列运行，总容量除参照上式外，还要考虑检修及一、二级负荷的大小等因素。
按经济运行的观点选择变压器容量，一般情况下，负荷率只有50%左右，从设备利用率和一次性投资的观点来看并不理想，但从长远的观点来看还是合理的。据统计，变压器经济运行时，减少损耗的节电费用对损失容量投资的补偿一般只需2～3年，最多不超过4年，而变压器在额定负荷下长期运行的自然寿命一般为20年。经济运行时，由于绕组温度降低，变压器的寿命还会延长，对经济效益显然是有利的。
当然，由于企业负荷变动较大，按经济运行原则选择变压器容量，难以保证在不同负荷下变压器都处于经济运行状态，这是此方法的不足之处。
3 结束语
变压器经济运行与容量选择，对企业节能具有十分重要的意义，应根据实际，综合考虑，力求取得最佳效果。
参考文献：
[1] 刘介才 工厂供电 北京：机械工业出版社
[2] 耿 毅 工业企业供电 北京：冶金工业出版社