摘要：本文分析了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要性與可行性,并針對(duì)變壓器的技術(shù)參數(shù)，提出了根據(jù)變壓器的參數(shù)，選取合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
　　關(guān)鍵詞：變壓器；技術(shù)參數(shù)；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
　　
　　變壓器作為電力系統(tǒng)主要的電壓變換設(shè)備，已被廣泛應(yīng)用于輸電與配電領(lǐng)域，變壓器的參數(shù)選擇直接關(guān)系到電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與投資。變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在傳輸電量不變的情況下，通過調(diào)整負(fù)載和選取最佳的運(yùn)行方式，從而把變壓器的電能損失降到最低。變壓器的損耗在電力系統(tǒng)能量的損耗中占相當(dāng)大的比例，因此，實(shí)施變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是降低電網(wǎng)損耗、節(jié)約電能、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效方式。
　　變壓器在變換電壓和傳遞功率的過程中，會(huì)產(chǎn)生有功功率和無(wú)功功率的損耗。變壓器的有功功率和無(wú)功功率損耗不但與變壓器的技術(shù)特性有關(guān)，而且會(huì)隨著負(fù)載的變化而產(chǎn)生非線性的變化。因此，必須根據(jù)變壓器的技術(shù)參數(shù)，選擇合理的運(yùn)行方式，同時(shí)加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行管理，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。
　　1.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要性與可行性
　　1.1必要性
　　變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是節(jié)能減排工作的重要組成部分，是應(yīng)對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)境的重要措施，是電力部門深化改革與發(fā)展的必然選擇。隨著經(jīng)濟(jì)全球化與工業(yè)化的進(jìn)程,能源短缺問題與環(huán)境問題已成為當(dāng)今制約全球可持續(xù)發(fā)展的主要問題。近幾年來(lái),我國(guó)大大增強(qiáng)節(jié)能減排力度,因此，要求電力系統(tǒng)降低損耗,實(shí)施變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行便是電力系統(tǒng)降低能耗的一個(gè)重要舉措。此外，受金融危機(jī)的影響，部分變電站已出現(xiàn)大馬拉小車的狀況，從而急需采用相應(yīng)的技術(shù)和管理措施來(lái)改變這種高損耗的狀態(tài)，促進(jìn)變壓器運(yùn)行方式的進(jìn)一步優(yōu)化。
　　1.2可行性
　　現(xiàn)階段，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)已取得了階段性成效，從而保證了變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作開展的安全性。目前，由于受到經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，用電需求有所回落，從而使得變壓器的負(fù)載率有所降低，這同時(shí)也為變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了空間。此外，多年來(lái)調(diào)度運(yùn)行工作的開展，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的技術(shù)人才，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作的開展儲(chǔ)備了先進(jìn)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
　　2.變壓器的技術(shù)參數(shù)
　　變壓器的技術(shù)參數(shù)是計(jì)算分析變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，它是表征變壓器在供電過程中自身?yè)p耗性能的。變壓器常用的技術(shù)參數(shù)包括額定容量、空載電流、空載損耗、短路電壓、短路損耗等。其中，三繞組變壓器的空載電流與空載損耗的物理概念和計(jì)算方法與雙繞組變壓器相同，但三繞組間的短路電壓與短路損耗必須要換算為各側(cè)繞組的短路損耗與各側(cè)繞組的額定負(fù)載漏磁功率后，才能對(duì)三繞組變壓器的有功功率損耗與無(wú)功功率損耗進(jìn)行計(jì)算。
　　每臺(tái)變壓器都會(huì)發(fā)生有功功率的空載損失與短路損失，以及無(wú)功功率的空載消耗與額定負(fù)載消耗。由于變壓器的容量、電壓等級(jí)以及鐵芯材質(zhì)的不同，因此上述各項(xiàng)參數(shù)也不盡相同。所以，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行即是選取最佳組合參數(shù)的變壓器的運(yùn)行方式運(yùn)行。
　　2.1空載電流
　　空載電流是在變壓器空載運(yùn)行過程中建立起主磁通，所以空載電流又可稱作勵(lì)磁電流。當(dāng)變壓器負(fù)載一端開路，并且在電源一端加額定電壓時(shí)，原邊繞組就會(huì)有電流流過，這個(gè)電流就是變壓器的空載電流：I0%=I0/IN×100%；式中IN=SN/√3UN為變壓器的額定電流（A），SN為變壓器的額定容量（kVA），UN為變壓器的額定電壓（kV）。
　　2.2空載損耗
　　空載損耗P0是變壓器在額定電壓的條件下，鐵芯內(nèi)由空載電流引起磁通周期性變化時(shí)而產(chǎn)生的損耗，也叫做鐵芯損耗（包括基本鐵損與附加鐵損）。基本鐵損是變壓器鐵芯中的磁滯損耗Ph與渦流損耗P0。附加鐵耗P5則包括鐵芯疊片間因絕緣部分引起的局部渦流損耗和主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗，以及高壓變壓器中的介質(zhì)損耗等。
　　2.3短路電壓
　　變壓器的短路電壓是指在二次繞組短路的情況下，在一次繞組施加額定頻率的低電壓，當(dāng)二次繞組通過額定電流時(shí)，一次繞組所施加的電壓就稱為變壓器的短路電壓Uk，也稱為阻抗電壓。一般狀況下，阻抗電壓Uk都用對(duì)額定電壓的百分比Uk%來(lái)表示，即稱為短路阻抗：Uk%=Uk/UN×100%；式中UN為變壓器的額定電壓（kV）。
　　就三繞組變壓器而言，短路電壓共有三個(gè)值：當(dāng)變壓器二次側(cè)繞組處于短路條件下，并使該繞組達(dá)到額定電流時(shí)，在一次電源一端施加的電壓為短路電壓Uk12；當(dāng)變壓器的三次側(cè)繞組短路條件下，并且使該繞組達(dá)到額定電流時(shí)，在一次電源一端施加的電壓為短路電壓Uk13；使額定容量小的一側(cè)繞組（二次側(cè)或三次側(cè)）達(dá)到額定電流時(shí)，在另一側(cè)（二次側(cè)或三次側(cè)）施加的電壓為短路電壓Uk23。三繞組變壓器的短路電壓值是分別用百分比Uk12%、Uk13%、Uk23%來(lái)表示。
　　2.4短路損耗
　　短路損耗Pk又叫做額定負(fù)載損耗。當(dāng)變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，額定電流流過一次、二次繞組，則繞組中所產(chǎn)生的損耗稱為額定負(fù)載損耗（包括基本銅損與附加銅損）。
　　就三繞組變壓器而言，其短路損耗共有三個(gè)值：當(dāng)變壓器二次負(fù)載側(cè)處于短路條件下，并且使該側(cè)繞組達(dá)到額定電流時(shí)，在一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組所產(chǎn)生的總功率損耗為短路損耗Pk12；當(dāng)變壓器三次負(fù)載側(cè)在短路條件下，并且使該側(cè)繞組達(dá)到額定電流時(shí)，在一次側(cè)繞組與三次側(cè)繞組所產(chǎn)生的總功率損耗為短路損耗Pk13；當(dāng)變壓器三次負(fù)載側(cè)（或二次側(cè)）在短路條件下，并且使額定容量小的繞組達(dá)到額定電流時(shí)，在二次側(cè)與三次側(cè)所產(chǎn)生的總功率損耗即為短路損耗Pk23。
　　2.5無(wú)功損耗
　　在以上四個(gè)變壓器技術(shù)參數(shù)中，空載電流I0與空載損耗P0主要是反映鐵芯的特性，是通過空載試驗(yàn)測(cè)得的。當(dāng)變壓器二次側(cè)開路、一次側(cè)加上額定電壓的狀態(tài)下，在一次側(cè)所測(cè)得的電流值即是空載電流I0，在一次側(cè)測(cè)得的有功功率值即是空載損耗P0。短路電壓UK與短路損耗Pk主要是反映一次、二次繞組的特性，可以通過額定負(fù)載條件下短路試驗(yàn)所取得的。當(dāng)變壓器二次側(cè)短路、一次側(cè)加上電壓，使一次、二次側(cè)繞組電流均達(dá)到額定值時(shí)，測(cè)得的電源一端的電壓即是短路電壓UK，測(cè)得的有功功率即是短路損耗Pk。P0與Pk主要反映變壓器的有功功率損耗，而I0與UK則反映變壓器的無(wú)功功率損耗，但要進(jìn)行換算，其過程如下。
　　變壓器在空載實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源側(cè)的視在功率S0(kVA)為：S0=√3I0UN=I0%SN/100。
　　變壓器在空載實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源側(cè)的勵(lì)磁功率Q0(kvar)為：Q0=√S02—P02。
　　變壓器在短路試驗(yàn)時(shí)，電源側(cè)的視在功率SK(kVA)為：SK=√3IKUK=UK%SN/100。
　　變壓器在額定負(fù)載時(shí)所消耗的漏磁功率(無(wú)功功率)QK(kvar)為：QK=√SK2—PK2。
　　在進(jìn)行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的計(jì)算分析時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可近似認(rèn)為：
　　Q0≈=S0=√3I0UN=I0%SN/100；
　　QK≈SK=√3IKUK=UK%SN/100。
　　3.變壓器的功率損耗
　　3.1有功功率損耗
　　變壓器在傳輸功率的過程中其自身要產(chǎn)生有功功率損耗(即空載損耗與負(fù)載損耗的總和)。
　　雙繞組變壓器有功功率損耗ΔP為：ΔP=P0+β2PK；式中β為負(fù)載系數(shù)，β=S/SN（S為變壓器實(shí)際負(fù)荷，SN為變壓器額定容量）；P0為空載有功損耗；PK為短路有功損耗。三繞組變壓器有功功率損耗ΔP為：ΔP=P0+β12PK1+β22PK2+β32PK3；式中βi=Si/SiN為各側(cè)繞組的負(fù)載系數(shù)，其中i=1,2,3.
　　3.2無(wú)功功率損耗
　　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(wú)功負(fù)載。在變壓器傳輸功率的過程中，變壓器自身的無(wú)功功率消耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗。在計(jì)算分析變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，不只要考慮有功功率損耗最小，還要考慮到無(wú)功消耗最小。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不僅能節(jié)約電能，還能提高變壓器電源的功率因數(shù)。雙繞組變壓器無(wú)功功率損耗ΔQ為：ΔQ=Q0+β2Qk；式中Q0為空載無(wú)功損耗；Qk為短路無(wú)功損耗。三繞組變壓器無(wú)功功率損耗ΔQ為：ΔQ=Q0+β12Qk1+β22Qk2+β32Qk3。
　　4.技術(shù)管理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
　　不同的功率因數(shù)所導(dǎo)致的變壓器有功和無(wú)功損耗是不同的，隨著功率因數(shù)的增高，變壓器的有功損耗與無(wú)功損耗都會(huì)下降，因此，減少變壓器的降壓次數(shù)，就可以減少變壓器的損耗。從而應(yīng)盡量提高功率因數(shù)，降低變壓器的無(wú)功功率。變壓器繞組的電阻會(huì)隨著溫度升高而增大，同一變壓器在相同負(fù)載下，若溫度越低，損耗也就越低，因此，作好變壓器散熱工作，降低變壓器的溫度，是降低變壓器損耗的有效手段。
　　5.總結(jié)
　　綜上所述，開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍廣，方式多，節(jié)電效果也很好。充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算分析，選取最佳技術(shù)參數(shù)的變壓器，從而實(shí)現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
　　
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