配电变压器经济运行的研究(编辑修改稿)

配电变压器经济运行的研究(编辑修改稿)内容摘要：

距离等。 短路电压主要是变压器原、副绕组的漏电抗的额定负载下产生的电压降。 此值是指在进行短路试验时，当绕组中的电流达到额定值，则加在一次侧的电压。 ………………………… 从运行性能考虑，要求变压器的阻抗电压小一些，即变压器总的漏阻抗电压小一些，使二次侧电压波动受负载变化影响小些；但从限制变压器短路电流的角度，阻抗电压应大一些。 （4） 短路损失短路损失是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失（亦铜损）。 变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关，变压器铭牌规定的值，指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损失。 变压器的功率损耗 有功功率损耗 变压器在传输功率过程中其自身要产生有功功率损耗，主要由两部分组成，即空载损耗与负载损耗。 空载损耗是与负载大小无关的固定损耗，通常容量较大的变压器，其空载损耗越大。 负载损耗是与负载电流成平方关系的可变损耗。 在T小时内，变压器的有功功率损耗，损耗率的稳态计算式为： ………………………………… ……… ……………………式中 ——T时间段内变压器的平均负——负载功率因素——变压器的输入功率，；——变压器的输出功率，；——变压器的额定功率，；——变压器额定容量，；——T时间内变压器计量侧的电能，；在T小时内，变压器的负荷是不断变化的，因此，在计算变压器损失时，应计及负载波动的影响，故在做动态计算时，引入负载波动系数以考虑这种影响，则功率损失可以写成下式： ………………………………——负载波动系数负载波动系数是指在一定时间内，变压器负载波动引起的负载损耗与其平均负载损耗之比。 由上图可知变压器损失率是变压器负载系数的二次函数，先随着的增大而下降，当负载系数等于： …………………………………　　时即铜损等于铁损。 然后又随着增大而上升。 是最小损失率的负载系数，称为有功经济负载系数。 所以，当固定变压器运行时，可通过调整负荷来降低。 同理可写出变压器有功损耗率的动态计算式：……………… 无功功率消耗由于变压器的变压过程是借助于电磁感应完成的，因此变压器是一个感性的无功负载。 在变压器传输功率的过程中，变压器自身的无功功率消耗远大于有功功率损耗。 同有功功率损耗一样，T时间段内，变压器的无功功率消耗和无功消耗率的稳态计算式为： ………………………………………………变压器无功功率消耗和无功消耗率的动态计算式 ………………………………………… 综合功率消耗综合功率损耗是指变压器有功功率损耗和因其消耗无功功率使电网增加的有功功率之和。 综合功率损耗也是有功功率损耗，它的提出是具有系统性的。 变压器综合功率经济运行是立足于电力系统总体最佳节电法，是既考虑有功电量节约，又考虑无功电量节约的综合最佳；是既考虑用电单位的节电，又考虑供电网损降低的系统最佳。 T时间段内双绕组变压器综合功率损耗和综合功率损耗率的稳态计算式： ………………………………或 ……………………………… ………………——无功经济当量——空载综合功率损耗——额定负载综合功率损耗 ……………………………… ………………………………无功经济当量的物理意义为：变压器每减少1无功功率消耗时，引起连接系统下降的值，所以的大小和变压器在系统中和位置直接相关。 ，表中的编号与变压器的安装部位是一一对应的。 无功功率经济当量KQ值 电网系统示意图 双绕组变压器综合功率损耗和综合功率损耗率的动态计算式： ……………………综上所述，为了确保变压器安全运行避免变压器的频繁倒闸操作，变压器的经济运行方式的优化不可能按负载的瞬时值。 而是用稳态计算式进行计算。 变压器经济运行方式的优化计算分别考虑有功功率损耗最小，无功功率消耗最小和综合功率损耗最小的三种情况。 如果用户以节约有功电量为主，则应按有功功率经济运行进行优化；如果是为提高功率因数为主，则应按无功功率经济运行进行优化；如果两者兼顾或者以降低系统线损为主，应按综合功率经济运行进行优化。 变压器间技术特性分析变压器的功率损耗和损耗率的负载特性曲线称为变压器技术特性。 变压器技术特性优劣的判定是变压器经济运行的基础，其标准是：在相同负载条件下，损耗小者为优，损耗大者为劣。 在有些情况下可以直观地区分变压器技术特性的优劣，但在有些情况下（特别是对容量不同的变压器），其技术特性的优劣需要经过判定公式计算后才能确定。 容量相同双绕组变压器间技术特性优劣的判定（1） 按有功功率损耗计算若A，B为两台容量相同的变压器，我们可写出各台变压器有功功率损耗的计算式： ………………… ………………… 令，对上式求解，可推出变压器A和变压器B按有功功率经济运行的技术特性优劣判定的临界负载功率： ……………………………（2） 按无功功率消耗计算同有功功率损耗计算，变压器A和变压器B的载功功率消耗的计算式： ………………… …………………令，可得变压器A和变压器B按无功功率经济运行的技术特性优劣判定的临界负载功率：……………（3） 按综合功率损耗计算 同以上的分析，变压器A和变压器B的综合功率损耗计算式和临界负载功率为： ………………… ………………………………，B的综合功率损耗曲线图，判定变压器间技术特性的优劣。 0(a)(b) 容量相同的变压器临界负载功率曲线图 图中两曲线的交点的横坐标就是临界负载功率，变压器的运行方式可以有以下六种情况：（1）当时，, 两条曲线没有交点,临界负载功率不存在。 变压器A的技术特性优于变压器B。 （2）当时，则。 临界负载功率超过变压器的额定容量，因此使用小的变压器运行好。 （3）当时，临界负载功率存在。 时，在小于的情况下，变压器A的技术特性优于变压器B，小的变压器运行好。 在大于的情况下，变压器A的技术特性劣于变压器B，大的变压器运行好。 （4）当时。 这种情况下，任何负载条件都是使用小的变压器运行好。 （5）当 时。 两条曲线曲率完全相同，没有交点。 变压器A的技术特性优于变压器B。 （6）当 时，两台变压器的技术特性完全相同，不存在优劣之别。 以上按综合功率损耗来判定变压器间技术特性的优劣。 其判定方法也完全适用于按有功功率损耗和无功功率消耗来判定变压器间技术特性的优劣。 容量不同双绕组变压器间技术特性优劣的判定如果两台变压器的容量，负载视在功率为，则两台变压器综合功率损耗的计算式和分别为： ………………… …………………令，可推出按综合功率经济运行时，变压器A和B之间技术特性优劣判定的临界负载功率 …………………………根据式，按运行方式我们可以分四类：（1）当及，解得时，即在小容量变压器满载前就需要切换大容量变压器运行。 （2）当时，分别解得。 在小容量变压器满载之后才需要切换大容量变压器运行。 （3）当时，分别解得。 在任何负载条件下都是大容量变压器运行经济。 （4）当及，解得,此时当容量大的变压器B的技术特性优于容量小的变压器A；当时，容量小的变压器A的技术特性优于容量大的变压器B；当时变压器A已超载，只能用容量大的变压器B运行。 当及时，解得时，说明两台变压器技术特性完全相同，但由于，所以应选择容量大的变压器B运行。 4 配电变压器经济运行研究配电系统是电力系统中直接面向用户以分配电能为目的的系统。 配电系统主要由各种配电设备（主要包括馈线、配电变压器、各种开关等）组成的配电网和配电网中的保护、测量装置以及通信、控制设备构成，按一定的规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户需求。 就我国电力系统而言，配电网是指110以下的电网。 在配电网中，通常把135级称为高压配电网，10级称为中压配电网。 配电网的理论线损主要包括配电线路中导线的电能损耗、配电变压器的铜损和铁损及其它（如电容器）损耗。 在配电网的总电能损耗中，变压器的电能损耗占绝大部分。 大部分农村配电网理论损耗的构成比例。 农村配电理论损耗构成比例损耗种类构成比例总电能损耗100%线路导线中的电能损耗平均18%左右变压器铜损平均13%左右变压器铁损平均68%左右其它（如电容器、电能表、互感器）损耗多数为1%，在农村配电网的电能损耗中，变压器损耗是主要因素，约占总电能损耗的80%以上。 因此研究变压器的经济运行、降低变压器的损耗是非常有意义的，对提高整个配电网的经济效益起着举足轻重的作用。 变压器的最佳负荷系数来源:要使变压器在运行中的效率最高，必须使其有功功率为最小，一台变压器在负荷为时的有功损耗换算值为: ……………式中 ——变压器的空载损耗(铁损、)——变压器的短路损耗(铜损、) ——变压器空载时的无功损耗增量(kvar) ——变压器额定负荷时的无功损耗增量() ——无功经济当量换算系数(/) ——负荷系数，变压器负荷容量与其额定容量之比，即。 根据最佳负荷系数计算式可得(推导公式略)： ……………………… 式中: ——变压器的最佳负荷系数 、均可在变压器手册中查得，、可以根据变压器手册。