李玉鎮(zhèn) 薄利為

摘 要：該文通過具體計(jì)算探討兩臺并列變壓器所帶負(fù)荷大小對總功率損耗的影響，指出通過電氣運(yùn)行人員的運(yùn)行調(diào)整，使兩臺并列變壓器的負(fù)荷率盡量相近，以達(dá)到兩臺變壓器的總功率損耗最少的目的，更深入地挖掘變壓器的節(jié)能潛力。

關(guān)鍵詞：變壓器 并列運(yùn)行 平衡 節(jié)能

中圖分類號：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（c）-0092-02

變壓器有功電量損耗分為不變部分損耗和可變部分損耗，而可變損耗與負(fù)荷的大小成正比，所供負(fù)荷越大，損耗也越大，但兩臺并列變壓器的最佳電能損耗并不能通過以下方式實(shí)現(xiàn)：其中一臺變壓器盡量多帶負(fù)載，提高其負(fù)荷率和效率，而另一臺變壓器少帶負(fù)載，甚至空載。因而變壓器的最佳功率損耗通過減少變壓器運(yùn)行臺數(shù)來達(dá)到并不現(xiàn)實(shí)，而是要充分考慮變壓器參數(shù)及其所供負(fù)荷的大小。對于兩臺額定參數(shù)相同的變壓器，通過平衡兩臺變壓器所帶負(fù)荷，使其負(fù)荷電流接近相同的情況下運(yùn)行，能比一臺變壓器熱備用，一臺變壓器帶全部負(fù)荷或一臺變壓器負(fù)載大，一臺變壓器負(fù)載過輕的運(yùn)行方式更能達(dá)到節(jié)電的效果。

我廠兩臺鍋爐工作變7A、7B在機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，低壓側(cè)負(fù)載多，不僅帶本段的各項(xiàng)負(fù)荷，也為鍋爐保安段和鍋爐各段MCC負(fù)荷提供電能，由于電廠大部分負(fù)荷都實(shí)行的雙重配置，比如風(fēng)機(jī)、油泵等都是雙臺配置的，它們互為備用，在一臺發(fā)生故障時(shí)，另一臺能及時(shí)聯(lián)起保證機(jī)組正常運(yùn)行，而為了保證安全，各雙重配置的負(fù)載都分別接到不同的母線上。因而機(jī)組正常運(yùn)行下，每臺變壓器所帶負(fù)荷多少決定于運(yùn)行人員對各需運(yùn)行負(fù)荷的分配，運(yùn)行人員在操作中對接于鍋爐工作變7A上的負(fù)載使用過多，而鍋爐工作變7B上的負(fù)載少運(yùn)行，這就將使得鍋爐工作變7A的負(fù)載過重，負(fù)荷率高，鍋爐工作變7B上的負(fù)載過輕，負(fù)荷率低。這樣就使得兩臺變壓器平均效率不高，有功損耗大。下面將通過分析變壓器并列運(yùn)行時(shí)的有功損耗大小來確定變壓器的最佳負(fù)荷率，從而達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。

1 變壓器最佳負(fù)載系數(shù)

我廠#7機(jī)組7A、7B鍋爐工作變同屬明珠電氣有限公司生產(chǎn)的干式變壓器，其各項(xiàng)電氣參數(shù)一致，其額定參數(shù)如表1。

變壓器的二次側(cè)負(fù)載電流與二次側(cè)的額定電流的比值稱為變壓器的負(fù)載系數(shù)，用表示，由于廠用變壓器在不同的負(fù)荷下功率因素近似不變，變壓器運(yùn)行的有功功率損耗為：

，無功功率損耗為，式中：是變壓器的空載損耗，是變壓器的短路損耗，為空載電流，阻抗電壓。則變壓器的功率損耗率：，式中：是變壓器的額定容量。由此可知變壓器的工作效率為：，顯然當(dāng)變壓器工作效率最大時(shí)的負(fù)荷系數(shù)則為最佳負(fù)荷系數(shù)[1]，對變壓器工作效率公式進(jìn)行微分并使之等于0，有：，求其極值條件有：

，即變壓器的最大效率發(fā)生在負(fù)載系數(shù)，故我廠兩臺鍋爐工作變7A、7B的最大工作效率均發(fā)生在最佳負(fù)載系數(shù)時(shí)，也即負(fù)載電流為764.9A時(shí)變壓器效率最大，此時(shí)變壓器損耗最小，節(jié)能效果最佳。

2 并列變壓器的損耗

變壓器的損耗的可變部分是隨著負(fù)載電流的增大而增大的，與變壓器的負(fù)載系數(shù)的二次方成正比，變壓器的損耗可表示為：；實(shí)際運(yùn)行中，可認(rèn)為在某一機(jī)組負(fù)荷條件下，我廠#7機(jī)組7A、7B鍋爐工作變所帶的總負(fù)載不變，負(fù)載系數(shù)為，

假設(shè)此時(shí)7A鍋爐工作變所帶的負(fù)載的負(fù)載系數(shù)為，則在總的負(fù)載不變的情況下，7B鍋爐工作變所帶的負(fù)載的負(fù)載系數(shù)為，此時(shí)并列的兩臺變壓器的總損耗可表示為：

本廠兩臺鍋爐工作變參數(shù)相等，空載損耗和短路損耗相同，故總的功率損耗也可表示為：

由數(shù)學(xué)的求極值公式可以得出，要使兩臺并列的變壓器總損耗最小，則使，

即；由此可知，在任意的機(jī)組負(fù)荷的條件下，要使并列運(yùn)行的兩臺變壓器的總損耗最小，必須使得每臺變壓器的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷相等。

3 平衡變壓器負(fù)荷的節(jié)能計(jì)算

我廠7A、7B鍋爐工作變分別帶7A、7B段母線運(yùn)行，兩段母線間通過母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)互為備用。由于機(jī)組啟動時(shí)未能充分估算鍋爐工作變所需啟動負(fù)荷的多少，使得7A、7B鍋爐工作變所帶負(fù)荷未能得到平衡，偏差較大，同時(shí)由于運(yùn)行過程中也沒有充分貫徹變壓器節(jié)能意識，在平時(shí)的轉(zhuǎn)換負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，也未能糾正兩臺鍋爐工作變的負(fù)荷偏差，現(xiàn)階段在機(jī)組平均負(fù)荷為600MW時(shí)，我廠7A鍋爐工作變高壓側(cè)電流約為53A，根據(jù)變比換算到低壓側(cè)電流為835A，負(fù)載系數(shù)為0.463；7B鍋爐工作變高壓側(cè)電流約為20A，通過變比換算到低壓側(cè)電流為315A，負(fù)載系數(shù)為0.175.?？梢钥闯?A鍋爐工作變的負(fù)載系數(shù)大于最佳負(fù)載系數(shù)，而7B鍋爐工作變的負(fù)載系數(shù)小于最佳負(fù)載系數(shù)，7B鍋爐工作變的負(fù)載系數(shù)距離最佳負(fù)載系數(shù)較多。

此時(shí)7A鍋爐工作變的有功功率損耗為：

7B鍋爐工作變的有功功率損耗為：

兩臺鍋爐工作變的總的有功損耗為：6.47kW。

此時(shí)可以通過運(yùn)行調(diào)整使得變壓器達(dá)到節(jié)能的效果，可有兩種方式，一種是盡量平均分配兩臺變壓器的負(fù)荷，使負(fù)荷電流盡量相等；另外一種方式是滿足其中一臺變壓器在最佳負(fù)載系數(shù)下運(yùn)行，另一臺變壓器帶剩余負(fù)荷。

第一種方式下平均兩臺變壓器負(fù)荷法，此時(shí)7A、7B鍋爐工作變低壓側(cè)電流都為575A，負(fù)載系數(shù)都為0.319.。在這種運(yùn)行方式下，7A鍋爐工作變的有功損耗為：

7B鍋爐工作變的有功功率損耗為：

兩臺鍋爐工作變的總損耗有功功率為：6.03kW。

第二種方式下滿足一臺變壓器達(dá)到最佳負(fù)荷系數(shù)，另一臺帶剩余負(fù)荷，此時(shí)7A鍋爐工作變低壓側(cè)電流為765A，負(fù)載系數(shù)為0.424；7B鍋爐工作變低壓側(cè)電流為385A，負(fù)載系數(shù)為0.213。在這種運(yùn)行方式下，7A鍋爐工作變的功率損耗為：

7B鍋爐工作變的功率損耗為：

兩臺鍋爐工作變的總損耗功率為：6.26kW

對比三種不同方式下兩臺鍋爐工作變的總損耗可以看出在平均兩臺變壓器負(fù)荷法下，總功率損耗最少為6.03kW，同時(shí)可以看出，并列變壓器所帶負(fù)荷偏差越大，所產(chǎn)生的有功功率損耗也越大。所以可以通過調(diào)整7A、7B段母線上負(fù)荷的運(yùn)行情況，調(diào)整到7A、7B鍋爐工作變低壓側(cè)電流基本平衡，達(dá)到功率損耗的最小化，可以比現(xiàn)階段7A、7B鍋爐工作變運(yùn)行方式下功率損耗降低0.44kW，僅此一項(xiàng)運(yùn)行操作調(diào)整，每年能減少7A、7B鍋爐工作變的電能損耗為3854.4kW，由于本廠還有其他雙重配置的變壓器，如7A7B汽機(jī)工作變、7A7B電除塵工作變、7A7B煤場工作變、7A7B脫硫工作變等，如果都能在運(yùn)行操作中合理安排每段母線上的啟動運(yùn)行的負(fù)載，使得變壓器負(fù)載接近于平衡，每年將能節(jié)省大量的電能，達(dá)成節(jié)能減排的目的。

4 結(jié)語

由上分析可以看出只通過調(diào)整變壓器所帶負(fù)荷以達(dá)到負(fù)荷的平衡，從而使得兩臺并列變壓器運(yùn)行的功率損耗降至最低。雖然通過此種方法所達(dá)到的降低損耗的數(shù)值不是很大，但此種調(diào)整方法勝在不需額外投資，不影響安全運(yùn)行，也不需要進(jìn)行任何邏輯的修改等，容易實(shí)施，只需要運(yùn)行人員在調(diào)整操作中對啟動運(yùn)行負(fù)荷的合理安排即可實(shí)現(xiàn)，可以在需要啟動的兩臺功率相差不大的電機(jī)時(shí)，一臺電機(jī)接7A鍋爐工作變運(yùn)行，另一臺接7B鍋爐工作變；對于其他所需啟動的負(fù)荷也按照同樣的策略安排接于兩臺變壓器母線上，即可使得兩臺變壓器的負(fù)荷基本相等，負(fù)荷率平衡，使得變壓器的損耗大大減少。并且從大的范圍看，全國所有的電廠和電網(wǎng)擁有非常多的兩臺甚至三臺或更多變壓器并列運(yùn)行的情況，如果在運(yùn)行中調(diào)整負(fù)荷的運(yùn)行情況，使所帶的負(fù)荷均衡，將產(chǎn)生巨大的節(jié)能效應(yīng)，能有效的促進(jìn)節(jié)能減排，節(jié)約大量能源，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 施力平.變壓器的最佳負(fù)載系數(shù)與節(jié)能[J].甘肅科技，2009（13）：73-74，153.

[2] 胡景生.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，1999.

[3] 栗鵬輝，劉一濤.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間的確定與應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理，2010，12（4）：23-26.

[4] 韓富春，吳變桃.負(fù)荷調(diào)整與變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào)，2004，16（6）：28-30.

[5] 常炳雙，辛健.配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式的探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（增刊1）：247-248.