你萌不懂胖子的忧桑
范文一：变压器经济运行的分析
变压器经济运行的分析
摘要：文章介绍了变压器经济运行的负荷率、临界负荷率等基本概念，从合理选择变压器容量、选择节能型变压器、采用无功补偿设备、择优汰劣、避免空载运行以及降低变压器的温度等几方面分析了变压器经济运行的节能措施。并通过近年更换变压器的实例，对变压器经济运行的节能效果进行分析。通过分析提出在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备通过择优选取变压器最佳运行方式，负载调整的优化以及改善变压器运行条件，选用节能型变压器等技术措施，从而达到向智力挖潜，向管理挖潜实施内涵节电的目的。
关键词：变压器；经济运行；节能降耗
Abstract: This paper introduces the basic concepts of the economic operation of transformer loading rate and the critical loading rate, analyzed the energy-saving measures in the economic operation of transformer from the aspects of a reasonable choice of transformer capacity, choose energy-efficient transformers, reactive power compensation equipment, selection of the best and eliminating the inferior, to avoid no-load operation and reduce the temperature of the transformer. Key words: transformer; economic operation; energy saving
中图分类号：TM41 文献标识码： A 文章编号：
变压器是一种应用极广的耗能设备，变压器在变压和传递电功率时，自身要产生有功损耗和无功损耗，变压器的经济运行对节能降耗，达到国家“十一五”规划纲要提出的目标，意义十分重大。变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。所以，变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。
1、变压器经济运行节能措施
1．1合理选择变压器容量
变压器作为一种静止的电气设备，由于没有机械方面的损失，所以它的效率是比较高的，一般在额定状况下均达96％以上。但是这样一个高的效率并不是在任何情况下都能获得的，它是由变压器的负载率决定的。变压器的实际运行状态按负载率大致可以分为三个区域一个点。
三个区域：
范文二：主变压器的经济运行
35kV变电站 主变压器的经济运行
牛福臣
秦皇岛电力公司卢龙供电分公司 邮编 066400
关键词: 变电站、主变压器、经济运行
1、序言
变压器经济运行是指在传送负荷相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器损耗降至最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低自身损耗。 2、概述
2.1变压器的技术参数 ①空载电流
空载电流又称励磁电流，当变压器二次侧开路，在一次侧加电压U1e时，一次侧要产生电流Io——空载电流。通常Zm、Z1，则Z1可以忽略。 Io=U1e/（Zm+Z1） Z1——变压器一次阻抗 Zm——变压器激磁阻抗 ②空载损耗
由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通，要引起涡流损耗和磁滞损耗。涡流损耗是铁芯中的感应电流引起的热损耗，其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损耗是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热，其损耗大小由磁滞回线决定。 ③短路电压(阻抗电压)
短路电压是指在进行变压器二次侧短路试验时，当其绕组中的电流达到额定值，则加在一次侧的电压。
Uk%=（Uk/U1e）*100%
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短路损耗
短路损耗Pk是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损耗。变压器绕组中的功率损耗和绕组的温度有关，变压器铭牌规定的Pk值，指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损耗。 2.2变压器存在经济运行的因素 ①变压器间技术参数存在差异
每台变压器都存在有功功率的空载损耗和短路损耗，及无功功率的空载消耗和额定负载消耗。因变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，所以上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器的运行方式运行。
②变压器有功功率损失和损失率的负载特性
变压器功率损失ΔP(kW)、效率η和损失率ΔP%的计算公式： ΔP=Po+2Pk
η=P2/P1=Secosφ/(Secosφ+ Po+2Pk)*100
ΔP%=ΔP/P1*100%= (Po+2Pk)/ (Secosφ+ Po+2Pk) *100% β=I2/I2e=P2/Secosφ P1——变压器电源侧输入的功率 P2——变压器负载侧输出的功率 cosφ——负载功率因数 β——负载系数
I2——变压器二次侧负载电流 I2e——变压器二次侧额定电流
由上式可知变压器损失率ΔP%是变压器负载系数的二次函数，ΔP%先随着的增大而下降，当负载系数等于
β=1/2时即铜损等于铁损，然后ΔP%又随着增大而上升。β是最小损失率ΔP%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ΔP%。 ③变压器无功功率消耗和消耗率的负载特性 变压器无功功率消耗ΔQ的基本公式为： ΔQ=Q0+2Qk
为衡量变压器传输单位有功功率时消耗的无功功率，便提出无功消耗率的公式： ΔQ%=ΔQ/Q1*100% 2.3变压器无功功率的经济运行
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，在变压器传输功率时其无功损耗远大于有功损失。因此，在分析变压器经济运行时，无功消耗和有功损失都要最小。
在额定负载条件下，变压器的无功功率消耗和有功功率损失之比为： Kxr=ΔQe/ΔPe=（Q0 Qk）/（P0 Pk） Kxr=[（I0 Ie）2 Xm Xk]/ [（I0 Ie）2rm rk] Kxr——阻抗比
ΔQe、ΔPe——变压器自身无功消耗和有功损失
Xm、rm——变压器励磁回路感抗和电阻 Xk——变压器额定负载下的漏磁感抗和 rk——变压器短路电阻
Kxr变压器总的电抗和总的电阻之比，其值大小代表变压器感性强度。阻抗比和变压器的容量有关，容量在560~7500KVA之间，Kxr≈5—10。 变压器空载功率因数公式为： cosΦ0=P0/S0
由于变压器是个感性负载，其空载功率因数很低，一般变化范围为cosΦ0=0.05--0.2.变压器容量越大，cosΦ0越小。
3.变压器并列技术条件：把两台变压器的一次侧和二次侧同一相的引线连接在一起的运行方式，称为“两台变压器的并列运行”。两台变压器的并列运行，以其独特的结构形式，为用户提供了许多方便，并获得了较好的经济效益。变压器并列运行的四个条件是： 1）变压器的接线组别相同；
2）变压器的变比相同(允许有±0.5%的差值)，也就是说变压器的额定电压相等；
3）变压器的短路电压相等(允许有±10%的差值)，这个条件保证了负荷分配与容量成正比； 4）并列变压器的容量比不宜超过3:1，从而限制了变压器的短路电压值相差不致过大。 以上条件保证了变压器空载时，绕组内不会有超过环流的产生，这样会影响变压器容量的合理利用，如果环流超过额定电流几倍，甚至会烧坏变压器。
变压器并列运行的理想状态为：变压器空载时绕组内不会有环流产生，并列运行后，两台变压器所带负载与各自额定容量成正比，即负载率相等。 4.变电站主变压器的经济运行
所谓变电站的经济运行，就是通过计算，确定输送各种不同负荷时，站内各台主变应处于什么状态（投入或切除）损失率最小，以下分两种情况进行分析： 4.1变压器的容量、型号相同时的运行：
变压器的功率损失与负荷关系按下式计算
式中：⊿P1一 一台变压器的功率损失
其它各量如前所述。
两台同容量、同型号的变压器并列运行，其功率总损失与负荷的关系按下式计算：
式中各量如前所述。
⊿P
S1 S （KVA）
负荷----功率损耗曲线（示意图）
从负荷一功率损耗曲线可以看出：在某一负荷S1时，由一台主变供电或由两台主变供电其总损耗相等，这个负荷S1称为临界负荷。即：
整理后可求得临界负荷为：
从负荷----功率损耗曲线可以看出：当总负荷在0-S1kVA时，变电站投入一台变压器损失较小，运行比较以经济；当总负荷大于临界负荷时，两台变压器并列运行损失小运行比较经济。
如我公司下寨变电站安装的两台变压器参数（同容量）如下：
型号：SZ9—6300/35
p0=6.93Kw; pk=37.2Kw;
uk%=7.2; I0%=0.93 Q0=
I0%100
Se=
0.93100
*6300=58.6Kvar
Qk=
Uk%100
Se=
7.20100
*6300=
453.6Kvar
S1=S
==6300*0.56=3528KvA
通过计算可知：对于下寨变电站，当负荷大于3528kVA时，两台变压器同时投入运行较经济；当负荷小于3528kVA时，只一台变压器投入运行较经济。当一台变压器运行，负荷为3528kVA时，变压器的负载系数为0.40。当负荷增加时，虽然没有满载，但为了节约电能，减小损耗，还是应再投入第二台主变，而不是等一台变压器满载后才投入第二台变压器。 4.2变压器的容量不等、型号相同时的运行：
如果变电站安装两台容量不等的变压器，当负荷变化时，如何确定在不同负荷情况下的经济运行方式呢？由于变压器的容量不相等，就很难用上面的几种公式找出一种经济运行方式。此时可用查曲线的方法解决，下面以我公司潘庄变电站为例予以具体说明。
如前所述，如我公司潘庄变电站安装的两台变压器参数如下：
1主变压器：型号：SZ9—8000/35 p0=8.9kW; pk=45.1kW
#
uk%=7.33; I0%=0.56
2主变压器：型号：SZ9—10000/35 p0=11.1kW pk=50.7kW;
#
uk%=7.40; I0%=0.83
单台变压器在各种负荷下运行时的总损耗按下式计算：
#
对于1主变:
SSe
?P=（8.9+0.1*44.8）+（45.4+0.1*586.4）（）
2
?P=13.38+104.04（对于2主变:
#
SSe
） (1)
2
?P=（11.1+0.1*83）+（50.7+0.1*740）（ ?P=19.4+124.7（
SSe
2
SSe
）
2
） (2)
若两台主变并联运行，在各种负荷下的总损耗按下式计算：
=（13.38+19.4）+（104.04+124.7）（=32.78+228.74（
S10000+8000
2
S10000+8000
）
2
） (3)
按（1）（2）（3）式计算单台主变在各种负荷下的功率损耗及两台主变并列运行时在各种负荷下的功率损耗，并将计算结果列表如下：
在不同负荷下主变单台运行和并列运行功率损耗表（kW）
根据此表，制成负荷——功率损耗曲线如下图：
曲线1——1号主变 曲线2——2号主变 曲线1+2——2台主变并列
根据负荷—功率损耗曲线就可以开展经济运行分析，其原则就是按当时的实际负荷情况投入哪一台变压器损失最小。
从负荷功率损耗曲线可以看出：当负荷在0—S1范围内投入1主变功率损失最小；当负荷在S1
与S2之间时投入2主变功率损耗最小。当负荷大于S2时，两台主变并列运行总损耗最小。从图中还可以看出：⊿P1与⊿P2两条损失曲线的交点的横坐标为S1，即当负荷视在功率等于S1时，由1主变单独运行或由2主变单独运行其功率损失相等。故S1值确定如下：
因为： 当S= S1时， ⊿P1= ⊿P2， ?P1=13.38+104.04（?P2=19.4+124.7（
SSe
SSe
2
#
#
#
#
）
2
）
解此方程可得： S1= 4000kVA
从图中还可看出：⊿P1与⊿P2两条曲线的交点的横坐标为S2，即当负荷等于S2时，投入2主变与两
#
台变压器同时投入的总损耗相等，故S2值确定如下： 因为： 当S= S2时，⊿P2=⊿P，
?P2=19.4+124.7（
SSe
）
S10000+8000
）
2
2
?P=32.78+228.74（
解此方程得： S2= 5100kVA
通过以上分析计算可得：当负荷小于4000kVA时，只投入1主变是经济的。当负荷在4000kVA与5100kVA之间时只投入2主变是经济的。当负荷大于5100kVA时，两台变压器并列运行是经济的。
当1主变负荷为4000kVA时，虽然没有满载，但为了减少功率损失，当负荷增加时，也应退出1主变，改投2主变。当2主变负载为5100kVA时，虽然没有满载，但为了减少功率损失节约电能，当负荷增加时，也应投入1主变而不是等2主变满载后才投入1主变。
综上所述，为了确保变电站主变的安全经济运行，我根据每个站的负荷情况，绘制了各变电站主变压器经济运行曲线图，为了方便运行人员及调度员，把上述曲线数值归纳成表格形式，将容量折算成主变压器低压侧电流，供运行中使用。如公司潘庄变电站主变压器经济运行方式表：
潘庄变电站主变压器经济运行方式表：
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5.科学管理和变压器经济运行 5.1变压器制造和经济运行
变压器经济运行不仅取决于运行方式，同时更取决于变压器的制造水平，按变压器经常负载大致可以分为四种情况：一是经常处于满载或接近满载运行的变压器；二是经常处于多半载运行的变压器；三是经常处于少半载运行的变压器；四是经常处于轻载或空载运行的变压器。
当前制造厂出厂的变压器，经济负载率大都是40~60%范围，对上面的四类负载都不完全适应，特别是对满载或轻载运行的变压器损失率是很大的。因此，建议各使用单位都能根据变压器的负载情况选择相应的经济负载率的变压器，这样一来，使得变压器都能在经济运行区运行，就可以大量节约有功电量和无功电量。 5.2变压器更新和经济运行
设备更新的目的不单纯是消除其有形磨损，更是为了消除其无形磨损。只有不断更新的途径才
能从根本上使设备损耗降低、效率提高，改善技术落后状况。
更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约。但要增加投资，这里也存在一个回收年限的问题。变压器不是损坏后才更新，而是老化到一定程度，还要有一定剩值时就可以更新。变压器厂家对各种不同型式、不同容量的变压器的使用寿命都有规定，一般为20年。使用单位按这一规定年限提取设备折旧费，并及时进行变压器更新。 5.3技术管理和经济运行
①减少变压器的降压次数，就减少了变压器的损耗；
②不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗也不同，即随着功率因数的提高，变压器的有功和无功消耗都要下降，因此，应尽量提高功率因数，降低变压器的无功功率；
③变压器绕组的电阻随着温度增高而增大，对同一台变压器在同一负载下，如果温度越低，损耗也越低。 6.结束语
综上所述，变压器经济运行方法很多：
6.1首先是充分利用现有设备条件，通过详细分析和严密计算，选择技术参数好的变压器和经济运行方式运行；
6.2其次通过加强供电的科学管理来实现变压器的经济运行；
6.3对不合理的运行方式，必须用新增变压器容量来实现经济运行，所增加的投资，通过节电很快能收回。
本文写于2008年6月10日。
范文三：浅谈变压器的经济运行
浅谈变压器的经济运行
兰州石化电仪事业部许志军（甘肃兰州730060）
变压器作为电力系统运行的主要设备之一，在电力系统中应用广泛，其经济运行效率直接影响到电力系统的成本和效益。在变换电压及传递功率的过程中，自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗，同时又随着负载的变化而产生非线性的变化，变压器的损耗在电网中的线损所占的比例较大，尤其是轻负荷时占的比例更大。我国所有变压器损耗的电能占全国总发电量的4％以上，电网中配电变压器的损耗约占线路损耗的3O％。因此，必须根据变压器的有关技术参数，合理地选择变压器的负载率和运行方式，加强变压器的运行管理，降低变压器的运行损耗。充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。综合功率损耗是变压器消耗的有功功率损耗和无功功率损耗之和，变压器综合功率损耗经济运行是立足于电力系统总体的最佳节电方法。通过变压器的经济运行理论来分析变压器的有功功率损耗，确定其经济运行方式。
变压器运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。所以，变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。
下面是电力变压器的示意图：
1变压器的基本常识：
1.1变压器的作用
在传输和分配电能过程中是离不开变压器的，当远距离输送电能时，如果传输的功率一定，则电压愈高，电流就愈小。而减少电流既可以减少传输电能时在线路中的电能和电压损失，又可以减小导线截面，降低线路的建设投资。
变压器是一种静止的电气设备。电力变压器在系统中工作时，可以将电能由它的一次侧经电磁能量的转换传输到二次侧，同时根据输配电的需要将电压变高或变低。
变压器在变换电压时，是在同一频率下使其二次侧与一次侧具有不同的电压和不同的电流。由于能量守恒的缘故，其二次侧与一次侧的电流与电压的变化是相反的，即要使某一侧电路的电压升高时，则该侧的电流就必然减小；反之，当电压降低时电流就一定增大。变压器并不可能将电能的量变大或变小。在电力的转变过程中，因为变压器本身要消耗一定能量，因此输入变压器的总能量，应等于输出的能量加上变压器本身消耗的能量。由于变压器无旋转部分，工作时没有机械损耗，而且新产品在设计和结构、工艺等方面采取了多项节能的措施，所以它的工作效率很高。通常，中小型变压器的效率不低于95％，大容量变压器的效率则可达98％以上。
1.2变压器的工作原理
变压器是基于电磁感应原理而工作的。正是因为它的工作原理以及工作时内部的电磁过程与电机完全相同，因此将它划为电机一类，仅是旋转速度为零而已。变压器本体主要由绕组和铁芯组成。工作时，绕组是“电”的通路，而铁芯则是“磁”的通路。一次侧输入电能后，因其交变电流在铁芯内产生交变的磁场(即由电能变成磁场能)；由于匝链，二次绕组的磁力线在不断地交替变化，所以感应出二次电动势，当外电路接通时，则产生了感应电流，向外输出电能(即由磁场能又转变成电能)。这种“电一磁一电”的转换过程是建立在电磁感应原理基
础上而实现的，这种能量转换过程也就是变压器的工作过程。
1.3变压器的结构
变压器的结构如下图所示。其各部件的作用如下：
变压器结构示意图
1一高压套管；2一分接开关；3一低压套管；4一气体继电器；5一安全气道(防爆管)；6一油枕(储油柜)；7一油表；8一呼吸器(吸湿器)；9一散热器；10－铭牌；11一接地螺栓；12一油样活门；13一放油阀门；14－活门；15－绕组(线圈)；16－信号温度计；17－铁芯；18－净油器；19－油箱；20－变压器油
(一)铁芯
变压器的最基本组成部件，用于构成变压器的闭合磁路，变压器的一次、二次绕组绕在其上。铁芯从形式上分为内铁式(变压器的一次、二次线圈围住铁芯柱)和外铁式(铁芯柱围住变压器的一次、二次线圈)，由铁芯柱和铁轭组成。
为减少磁滞损耗和涡流损耗，变压器铁芯采用0.35～0.5mm的硅钢片叠成。为防止直接短路，硅钢片两面均涂有较薄的绝缘漆。为防止因电磁感应在铁芯上产生悬浮电位，铁芯在运行中必须接地，但必须避免造成两点接地。为便于检查接地情况，大、中型变压器将铁芯及夹件接地经接地套管引至变压器外。
(二)线圈
线圈是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
从一、二次绕组之间的相对位置来讲，变压器线圈可分为同心式和交迭式两类。同心式线圈的高压、低压线圈同心地套装在铁芯柱上。为了便于绝缘，一般低压线圈靠近铁芯，高压线圈套装在低压线圈的外面。交迭式线圈都做成饼式，
高、低压线圈互相交迭放置。为了降低绝缘距离，通常靠近铁轭处放置低压线圈。因同心式线圈结构简单、制造方便，国产电力变压器均采用这种结构。
同心式线圈可分为圆筒式、螺旋式和连续式等几种基本形式。
圆筒式线圈是最简单的一种形式，一般用于每柱容量为210kVA及以下的变压器中。
螺旋式线圈主要用于800kVA及以下、35kV及以下的变压器，该线圈电流较大，匝数较少。
连续式线圈主要用于630～1000kVA变压器的高压线圈或10000kVA以上的低压线圈。连续式线圈由单根或多根并联扁线，分若干线饼绕成。．
变压器线圈的导线过去均采用铜线。近年来，国内生产的中小型系列变压器已开始采用铝线线圈。
(三)净油器
用来改善运行中变压器的绝缘油特性，防止绝缘油老化的装置。它利用变压器上下部的油温差形成的油循环，从绝缘油中清除数量不大的一些水、渣、酸和氧化物。净油器中的吸附剂是硅胶或活性氧化铝。
(四)油枕
油枕也称储油柜，安装在变压器的顶端，其容量为油箱容积的8％～10％，与本体之间有管路相连，其作用有调节变压器油量，保证变压器内始终充满变压器油；减少油和空气的接触，防止变压器油的过快老化和受潮。油枕分为通用型和胶囊式。
(五)防爆管一安全气道
当变压器内部发生短路或严重对地放电时，变压器油箱内部的压力将急剧增高。为防止变压器油箱发生爆炸，高压油和气体通过防爆管冲破防爆膜向外喷出，迅速释放变压器的内部压力。《变压器运行规程》规定，8000kVA及以上的变压器均需安装防爆管。防爆管分为通气式和密封式两类。
现在大、中型变压器已广泛采用压力释放阀。
(六)油箱
油箱是变压器的外壳，其内部装设变压器器身并注满变压器油。油箱一般分为平顶式和拱顶式(即钟罩式)。
(1)平顶式。箱盖是椭圆平板型，器身与箱盖一体，变压器内部检查时需吊
芯进行。一般用于中小型变压器。
(2)拱顶式。分为上、下两节油箱，上节为拱形，下节为平板式放置变压器器身。变压器进行内部检查时，只需要吊罩，一般用于大型变压器。拱顶式油箱制造工艺比较复杂，在变压器顶部工作时不方便。
(七)变压器油
变压器油是石油分馏时的产物，280～350C的石油分馏物，主要成分是烷族和环烷族碳氢化合物。变压器油的作用有以下几种：
(1)绝缘作用，用于相间、层间和主绝缘；
(2)作为冷却介质；
(3)使设备与空气隔绝，防止发生氧化受潮，降低绝缘能力。
(八)出线装置
将变压器绕组的引线从油箱内引出，使引出线穿过油箱时与接地的油箱之间保持一定的绝缘，并固定引出线。
变压器的出线装置一般采用绝缘套管，分为纯瓷式、充油式和电容式套管。1kV以下的套管采用纯瓷式，10～35kV采用空心充气或充油式套管，110kV及以上采用电容式套管。
(九)冷却装置
由于变压器运行中铁芯、绕组将产生一定的热量，将使变压器油的温度升高、比重降低，形成油的自循环，将铁芯、绕组的热量带走。冷却装置是利用变压器油的自循环，采用有效的方法，加快油的循环速度，使热量更快地散发到空气中的装置。
变压器冷却装置按照冷却方式可以分为：自冷式、风冷式、强迫油循环式，其中强迫油循环式又可分为：风冷、水冷、导向式风冷。
(十)温度计
温度计的作用为用来测量变压器上层油温，监视变压器的运行状态。常用的温度计分为水银式、压力式和电阻式等3种。
水银式应用于小型变压器上。
压力式温度计也叫信号式温度计，因采用一只弹簧管式压力计而得名。基于密封的测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系而设计，由测温装置、压力指示、毛细管和氯甲烷液体组成。带有可调节的上下限接点，根据
需要可以发出信号或控制冷却装置。
电阻式主要用于大型变压器的远方测温装置。
(十一)吸湿器
吸湿器又叫呼吸器。当油枕随变压器油的体积膨胀或缩小，呼出或吸入空气时，气体需经过吸湿器。吸湿器中的吸湿剂和底部的油封吸收空气中的水分和杂质，对空气进行过滤，从而避免变压器油受潮和氧化。吸湿剂俗称硅胶，分为可变色和不变色两种。可变色的是浸氯化钻硅胶，正常时为天蓝色，吸湿后变为红色；不变色的采用白色的活性氧化铝。
(十二)绝缘材料
变压器的绝缘可分为内、外绝缘。内绝缘是指变压器油箱中各部件的绝缘；外绝缘是指变压器套管上部对地和套管之间的绝缘。变压器内绝缘常用绝缘材料有变压器油、电缆纸、绝缘纸板、酚醛压制品、环氧制品、电瓷、黄蜡管、黄蜡绸、木材、布带和绝缘漆等。
2变压器的技术参数
2.1空载电流
空载电流的作用是建立工作磁场，又称励磁电流。当变压器二次侧开路，在一次侧加电压U1e 时，一次侧要产生电流Io——空载电流。通常Zm>>Z1，则Z1可以忽略。
Io=U1e/（Z1+Zm）
Z1——变压器一次阻抗
Zm——变压器激磁阻抗
2.2空载损失
由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损失是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热，其损失大小由磁滞回线决定。
2.3短路电压（短路阻抗）
短路电压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。Uk%=Uk/U1e*100%
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小些；但从限制变压器短路电流的角度，阻抗电压应大一些。
2.4短路损失
短路损失Pk 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Pk 值，指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损失。
3科学管理和变压器的经济运行
3. 1变压器制造和经济运行
变压器经济运行不仅取决于经济运行方式，同时更取决于变压器的制造水平。按变压器经常负载大致可以分为四种情况：一是经常处于满载或接近满载运行的变压器；二是经常处于多半载运行的变压器；三是经常处于少半载运行的变压器；四是经常处于轻载或空载运行的变压器。
3.2变压器更新和经济运行
设备更新的目的不单纯是消除其有形磨损，更是为了消除其无形磨损。只有不断更新的途径才能从根本上使设备损耗降低、效率提高，改善技术落后状况。更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约。但要增加投资，这里也存在一个回收年限的问题。变压器不是损坏后才更新，而是老化到一定程度，还要有一定剩值时就可以更新。变压器厂家对各种不同型式、不同容量的变压器的使用寿命都有规定，一般为20年。使用单位按这一规定年限提取设备折旧费，并进行变压器更新。
3.3技术管理和经济运行
1. 减少变压器的降压次数，就减少了变压器的损耗。
2. 在安全条件的允许下，对于变比小于2的变压器，尽量采用自耦变压器。自耦变压器和同容量的两线圈的变压器相比，有功和无功损耗要减小很多。
3. 不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗也不同，即随着功率因数的提高，变压器的有功和无功消耗都要下降。因此，应尽量提高功率因数，降低变压器的无功功率。
4. 变压器绕组的电阻随着温度增高而增大。对同一台变压器在同一负载下，如果温度越低，损耗也越低。因此，应作好变压器散热，降低变压器的温度。
4变压器的负载与损耗的关系
电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分，在一定的负载下，变压器的有功功率损耗可用下式表示：
P=Pn+Pl(1)
P--总的有功功率损耗；Pn--空载有功功率损耗；Pl--在一定负载下的负载有功功率损耗
Pn =Pt+KQt=Pt+K(I0%Se/100)
Pl=Pf+KQf=Pf+K(Ud%Se/100)(2)(3)
Pt 为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。
Qt 为变压器变压器额定励磁功率
I 0%为变压器空载电流
Pf 为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损
Ud%为变压器阻抗电压
K 为无功经济当量，按变压器在电网中的位置取值，一般可取k=0.1kW/kvarSe 为变压器额定容量
空载损耗Pt 是只与变压器铁芯相关的常数，它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗Pf 则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗，根据P=I2R 故Pf 与负载电流的平方成正比。I0%、Ud%为变压器一个固定参数，它们由变压器铭牌或变
压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。5变压器的损耗和效率
5.1变压器的损耗
变压器损耗包括空载损耗和负载损耗。变压器的综合功率损耗是指变压器运行中的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损耗之和。其表达式为：△PZ =POZ +(S/SN ) P KZ 2(1)式中
P OZ ——空载综合损耗，kW，POZ =Po +KQ。
P KZ ——额定负载综合损耗，kW，PK =PK +KQK
S——变压器负载容量，kVA
S N ——变压器的额定容量，kVA
P 0——空载有功损耗，kW
P K ——负载损耗，kW
Q O ——空载无功损耗，kvar，Qo =Io ％SN *l0-2
Q K ——短路无功损耗，kvar，QK =UK ％SN *l0-2，
I O ——空载电流，常用百分比IO %表示，
U O ——短路阻抗，常用百分比UO %表示
K——无功经济当量，kW／var，通常K取0．01kW／var
5.2变压器的效率
变压器的效率η是指变压器输出的有功功率与输入的有功功率的比值。η=[βSN COS￠2/(βSN COS￠2+PO +β2P K )]*lO0％(2)
式中β——变压器的负载率,β=(I/IN ) =(S/SN )
cos￠2——负载功率因数
I——变压器的负载电流，A
I N ——变压器的额定电流，A
由式(2)可知，当负载率β一定时，效率η的大小与PO 、PK 有关，PO 、PK 越小，效率η越高。所以，为了提高效率，应选用P0、PK 小的优质节能型变压器。对于
已选定的变压器，P0、PK 的值一定，效率η的大小与负载率β和功率因数COS￠2
有关。若无功补偿及时，变压器功率因数COS￠2基本保持不变，则η只随β变化。令dη/dβ=O，得βm=√PO /PK (3)22
即当变压器的负载损耗等于空载损耗时，变压器的效率最高。对于高电压、大容量的变压器，还需考虑变压器的无功损耗。此时最佳负载系数为：
βm=√(Po +KQ0)／(PK +PQK ) (4)
6变电所变压器的经济运行
6.1容量相同、短路电压相同的变压器并列经济运行方式
容量相同、短路电压相同，也就是说，在多台变压器并列运行时，认为负载分配是均匀的、相等的。短路电压相接近的条件是变压器间的短路电压差值ΔUK%应满足下式要求：
ΔUK %=（ΔUDK %-ΔUXK %）/ΔUPK %*100%＜5%
ΔUK %——变压器最大短路电压
ΔUXK %——变压器最小短路电压
ΔUP %——并列运行方式中全部变压器短路电压的算术平均值
兰州石化电仪事业部电气联合一车间全密度变电所的5#主变，容量为
（1）
10000KVA ，其中4#和5#主变并列运行供9200KW （YM-7001）电机试车。如果试车产品为3200KW 及以下电机拖动试车2#和3#主变任意一台即可满足生产要求。4#主变ΔUK 4%=5.64%，3#主变ΔUK 5%=5.52%.根据（1）式可得：
ΔUK %=（5.64-5.52）/5.56*100%=2.15%＜5%
因此，4#和5#主变满足并列运行的短路电压差值的要求。
6.1.1相同台数并列的运行方式
(1)两台变压器并列运行
两台变压器A 、B 并列运行时，组合技术参数的空载损失和短路损失为两台之和：ΔP0=PA0+PB0
ΔPK =P AK +PBK （2）（3）
如有AB 及CD 两种两台变压器并列运行，其功率损失计算公式为：
ΔPAB =PAB0+2P ABK
ΔPCD =PCD0+2P CDK
根据（4）、（5）式可解得临界负载系数L ：
L P =[（P ABO –P CDO ）/（P CDK –P ABK ）]1/2
L Q =[（Q ABO –Q CDO ）/（Q CDK –Q ABK ）]1/2
L Z =[（P ABZO –P CDZO ）/（P CDZK –P ABZK ）]1/2
S L =2Se[（P ABO –P CDO ）/（P CDK –P ABK ）]1/2（6）（7）（8）（9）（4）（5）
如果S L 的计算结果为虚数时，选择空载损耗较小的运行方式；如果S L 为实数时，当负载小于临界负载时，选择空载损耗较小的运行方式，反之选择空载损耗较大的运行方式。
(2)多台变压器并列运行
如有N 台变压器并列运行时，组合技术参数的空载损失和短路损失为各台之和：
6. 2变压器运行方式的经济负载系数
由于变压器各种运行方式的有功损失和无功损失随着负载发生非线性变化的特性，因此就存在着在某一负载系数条件下运行，其有功损失和无功损失最低的情况，称此负载系数为运行方式的经济负载系数。
6.2.1单台变压器运行的经济负载系数
(1)有功经济负载系数jP=（Po /Pk ）1/2
(2)无功经济负载系数jQ=（Io %/Uk %）1/2
（10）（11）
根据经验可知，随着变压器的容量增大，有功损失系数稍微下降，而无功损失系数则明显下降，特别是当变压器容量增大到10000KVA 以上时，jP 、jQ 下降更加明显。随着变压器耗能参数的改善，经济负载系数jP 有较大的下降，而jQ 下降更加明显。所以，由于变压器的材质不同，容量不同，再加上制造水平不同，其经济负载系数jP 、jQ 存在着很大差异。
6.3增设小容量变压器的经济运行
7变压器经济运行方式的选择
7.1单台变压器的独立运行
在变压器选定的情况下，P O 、P K 不变，变压器的运行效率只与负载大小有关，
在实际运行中只能靠合理调整负载来提高效率，因此，变压器应尽量选择在效率最佳点附近运行。
7.2一用一备变压器的经济运行
用一备变压器的运行，是对于容量相同的变压器，随机选择其中一台运行，另一台备用。对于容量不同的变压器则经常按负载选取，选负载率高的变压器运行，负载率低的变压器备用。正确的做法是在相同负载情况下，选自身损耗小的变压器运行，自身损耗大的变压器备用。
7.3两台同容量变压器不同负载下的运行
在满足负载要求(单台变压器能带动所有负载)的情况下，两台同容量变压器可以选择单独运行方式，也可以选择并联运行方式。
7.4两台不同容量的变压器的经济运行
在相同负载条件下，不同容量的变压器的经济运行不但与运行方式有关，而且与变压器的负载分配有关，变压器的负载分配系数与变压器的短路阻抗有关。设两台容量不同的变压器为A、B，变压器A的容量小于变压器B的容量。其负载分配系数为：
C A =(SAN /UAK％)/(SAN/UAK％+SBN/UBK％)
C B =(SBN /UBK％)/(SAN/UAK％+SBN/UBK％)
7.5多台同容量变压器的经济运行
随着负载的增加，变压器的负载综合损耗增加，当变压器的负载综合损耗大于等于空载损耗时，变压器的效率减低，对于多台运行的变压器来说，此时，需增加一台变压器，使变压器的负载综合损耗等于空载综合损耗，达到新的经济运
行点。
8影响变压器经济运行的两个因素和解决措施
8.1负载功率因数的影响：
在电力系统中，有感应电动机和其他感应用电设备，这些设备除了消耗有功功率外，还要消耗相当数量的无功功率，从而导致电网功率因数下降。这不但降低了发供电设备的供电能力，造成电网中电压的波动，也增大了电能损失。采用无功补偿技术如静止无功补偿器(SVC)可提高功率因数，使总的负载电流减少，降低变压器的有功损耗和无功损耗，从而减少变压器的负载损耗。
8.2变压器运行温度的影响：
变压器绕组的电阻随着温度升高而增大。因此，在同一负载条件下，如变压器运行温度不同，在绕组中引起的负载损耗也不同。一般来说，变压器运行温度每降低l℃，负载损耗可下降0．32％。所以，变压器运行的温度是影响变压器经济运行的因素之一。因此，要做好变压器温控仪的维修和保养工作，尽量降低变压器绕组温度。
8.3在相同负荷情况下变压器选择需要考虑以下几点：
（1）在综合了解用户负荷前提下，尽量根据变压器工作在50％～70％利用率情况下选择变压器容量。
（2）变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。
（3）根据现场供电情况，变压器安装应选择在供电负荷重心区域。
（4）变压器的选择应根据变压器损耗和外接线路的投资来充分比较考虑，尽量达到线路初期投资小和变压器损耗低的优化方案。
9结论
对于变压器的经济运行应根据变压器现有的技术参数结合实际负荷情况及现场情况，选择合理的变压器运行方式及变压器容量，以便能够实现变压器的经济运行，减少变压器的有功功率损耗。
为了保证变压器经济运行，降低综合功率损耗。在建设初期，应合理选择变压器类型，尽量使用节能型变压器；要根据负载的大小合理选择变压器容量，使变压器运行在最佳经济运行区；对于重要设备需使用一用一备的运行方式；在运行过程中，对长期使用的变压器应选择综合功率损耗小的变压器投入运行。对两台及多台变压器运行的变电所，需按负载变化规律选择最佳组合运行方式。在实
施变压器经济运行的同时，要注意提高功率因数，降低变压器运行温度，使用合适的控制系统。因此，在我们单位的各个变电所的变压器对于科学管理和变压器的经济运行要进一步提高。让装置能够安稳长满优，更进一步让电仪人员为生产提供有力的保障！
10参考文献
[1]变压器经济运行/胡景生主编．---北京：中国电力出版社，2004
[2]电机与电力拖动/莫正康.---机械工业出版社2002
[3]变压器节能技术/沈培生．---江苏:江苏理工大学学报，1996
[4]电工实用手册/刘光源主编.---北京:中国电力出版社,2001
[5]变压器经济运行/陈松波主编.---天津:天津科学技术出版社,2004
范文四：配电变压器的经济运行
配电变压器的经济运行
文章编号:1009—1831(2006)05—0061—02中图分类号:TM40文献标识码:E 配电变压器的经济运行
郑琳
(天津电力公司西青供电分公司,天津300061)
Economicaloperationofdistributiontransformer
ZHENGLin
(XiqingBranchofTianjinPowerSupplyCompany,Tianjin300061,China)
1变压器运行现状3选择变压器
目前我国在运变压器的总容量约为3.5~10kVA,变压器的选择与负荷的种类和特性有关.还与
由于总台数多,容量又大,所以电能损耗非常可观.据变压器的型式,负载率,运行方式,一次性投资,使用
统计,仅配电变压器(简称配变)的电能损耗每年就约寿命,功率因数等诸多因素有关.为此,需要进行全
为30,50TWh,约占总发电量的2%-3%.目前在电面综合的经济技术比较才能选定
网上运行服役超过20年的低效率配变容量约有3.
1配变的选型
2.4x10kVA,同时这些配变参数老化,损耗高,缺陷变压器的损耗分为空载损耗和负载损耗.即铁
多,运行可靠性差,威胁电网安全运行.因此,配变改损和铜损,因而变压器的经济运行是以良好的损
造任务和节能潜力巨大.耗参数为前提的(略去无功影响)
,在此基础上再
我国近年来的配变损耗在不断下降,尤其是空择优选取变压器的负载率和运行方
式来实现节
载损耗下降更多,这主要归功于科技不断进步,新材能目标.表1为某10kV配变的历年损耗水平对
料,新工艺的广泛应用.当前的配变应用已实现了由比表
s的:步向损表1某1okv配变的历年损耗水平对比
系列转变,同时S11卷铁心与SH11非晶合金系列…一………,一 配变以其更低的损耗,使提高配变运行效率成为可.....l0okvA1000kVA ,电运重要捂溉n
提蹁
.aj强损
1964硅钢片7302400490015000
2对配变运行的认识误区1973硅钢片54021003250137O0 虽然配变在电力系统中的使用非常广泛.但在986硅钢片32020o0800?600 对其的选择和使用方面存在着许多错误的认识.严1995硅钢片2902o00165011600
重影响其经济运行,造成巨大的能源浪费.误区主要1995非晶合金85150045010300
有如下几个方面:?老旧设备只有到无法使用时才2002硅钢片2001500115010300
的设备,而忽略了能耗高,年运行费用高的因素:?从表1可以看出,近年来,配变的损耗值在不断
以1台变压器替代2台运行,以致出现过载现象:?下降,尤其是空载损耗下降更多.所以,要想实现配
以小容量变压器代替大容量变压器,错误地认为变变的经济运行,首先是选择节能型变压器,具体做法
压器负载率越高,其电能损耗就越小.效率也就越确'如F几点: 高;?认为变压器本身已是效率很高的设备.没有节?加速对1983年以前设计的老旧式配变的强
能潜力可挖制性淘汰.
由于运行管理中存在着这些误区,造成配变选.
!=9系列低能耗配变具有产品质量可靠,价格 型不当,加上不合理的负载率和运行方式.致使配变便亭等优点,而Sll系列比s9系
列的配变空载损耗
处于低效运行状态.因此,只有克服这些区.才能下降30%,应优先选择Sll系列配变.
以200kVA
做到节能降耗.配变为例,按80%负载率计算出各型式配变年有功
收稿日期:2005—12—07;修IN日期:2006—08—08 Vo1.8,No.9Sep.,2006POWE_RDSMI61
表2200kVA不同型式配变相关损耗及单台价格 若按10kV大工业电价0.449元/kWh计算可 得,S11比S9单台年可节电2580kWh,节约电费 1158元,再对比单台差价,可知3年左右即可收回 多投资的费用,若按商业电价0.66元/kWh计算.投 资回收更快.
?对比S11卷铁心配变与S9型配变,其空载 损耗下降20%,30%,空载电流下降70%,80%,较 S9型年综合损耗电量下降13%,17%,是国家推荐 产品,价格相对较低.选择卷铁心配变同样可取得 很好的节电效果和经济效益,其静态投资回收期为 5,8年.例如,购置S9和S11卷铁心100kVA配变. 单台价格分别为10730元/台和13250元/台.单台 投资差价为2520元.年节电收益按0.449元/kWh 计为353元,则投资回收期为7.13年.
?SH11非晶合金配变是目前公认的最佳高效 节能变压器,比硅钢片配变空载损耗下降70%, 80%,较S9型年综合损耗电量降低40%,42%.而且 在30年寿命期内运行安全可靠,适用于负载率低 的场合.现我国的一般配变负载率在10%一40%之
问.所以SH11非晶合金配变很适用,只是价格相对 较贵,静态投资回收期为8年以上.例如,购置S9和 S11非晶合金315kVA配变,单台价格分别为21340 元/台和46490元/台.单台投资差价为25150元. 年节电收益按0.449元/kWh计为2094元.投资回 收期约为12.01年.
2005年对天津市的一次电力变压器能耗普查 显示.S7及之前系列的高损耗变压器台数占全部变 压器的49.71%.容量占全部变压器总容量的 38.39%.普查记录显示有多台20世纪60年代初期 生产的高能耗变压器仍在运行.经粗略测算,由于这 些高能耗变压器未能及时更新改造为低损耗节能型 变压器,将多消耗电能316GWh/a.约占2004年天 津全市用电量的1%.可见.电力变压器的能耗浪费 是惊人的.
3_2配变容量的选择
3.2.1单台配变运行时的容量选择
变压器效率最优的条件为可变损耗等于不变损 耗,即铜损等于铁损,用公式表示为=Po,式中:卢 为负载率;Pd为铜损;Po为铁损.由此,最佳负载率 卢lTl=,//Pd.下面以200kVA变压器为例,绘出各型 式配变负载率卢与效率叼的关系曲线如图1所示. 62l电力需求侧管理第8卷第5期2006年9月 O0
99
98
97
96
95
图1卢与的关系曲线图
由图1可看出,1964,1973标准老式配变的 介于50%,60%之问;S9,S11系列配变的约为 40%;而非晶合金配变的则更低.
但若单纯按最佳负载率.选择变压器容量往 往偏大,虽效率最高但不是最经济.实际还要考虑前 面谈到的一次性投资折旧等经济技术综合因素比 较,才能找出配变的经济运行容量.一般按总拥有费
= 用最低来选择变压器的经济容量.据此,推荐按60%选择容量比较合适.
3.2.22台不同容量配变单独运行时的经济比较 设A,B2台变压器容量分别为SA,S,有功功率 损耗分别为?PA,?PR.当负载S=S,损耗AP,=APB 厂—————一
r时
,则可算出临界负荷容量为5
……
ob--r
—
oB
,
式中:SI为临界负荷容量;和分别为变压器A 和B的铁损;和分别为变压器A和B的铜 损;S和S分别为变压器A和B的容量.若实际负 荷为S,则当S<S时,?P1小的变压器运行经济; 当S>S时,?大的变压器运行经济.
例如,有一台500kVA变压器A和一台1000kVA 变压器B,参数分别为llA=2.7kW,=7.5kW,Po=
3.5kW,P~=14.8kW,求得有功临界负载功率SLP=
246kVA.因此.S小于246kVA时.500kVA变压 器技术特性优;S大于246kVA时.1000kVA变压 器技术特性优.若判断2台配变并列运行与单台运 行哪种运行方式更经济.无论容量相同与否,都需经 过相应计算才能确定.
4配变运行方式的选择
配变运行方式的选择与负荷种类和特性有关, 需依每个用户的具体情况而定.除前面谈到的用型
式和容量的选择来实现经济运行之外,还要满足安全,可靠,优质运行等要求.
对重要用户,供电可靠性和灵活性显得非常突出, 必须保障.可选2台或多台配变.在任何一台故障或 检修停运状态下.应保证70%,80%负荷不受影响: 对供电范围分散的用户,(下转第64页)
T0c法的计算公竺+_P0Em,
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.璧我国变压器的发展经历了不同阶段,但国家对TOC~ …
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蔷;.星表达了所选变压器的全面综合费用
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筷藉.'…一……,…
(上接第62页)5结论
还要考虑供电半径过大.线路损失增加和电压质量
下降的问题,宜采用多点或在负荷中心供电方式,以配变型式,容量和运行方式的选择,是一项重要
保证经济和优质运行;对负载波动大且常年需要运的经济技术活动,也是构建"安全,优质,经济型电
行的用户,可增设小容量变压器作为调节.网"的基础性丁作.配变的经济运行不仅能节电,环
无功补偿有显着的节电效果,按照从源头就地保,还能提高电网运行管理水平,创造巨大的经济效
补偿的原则配置安装移相电容器,若在变电室低压益和社会效益,对构建节约型社会,加速国民经济发
母线侧安装,可采用分组自动控制方式运行,保证功展,有着十分重要的意义.日 率因数达到o.9以上,并且不进相运行.(本栏责任编辑徐文红)
…………',JHi…JJ0……………J,…,
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浙江湖州新荣机电设备制造有限公司……………(封三)江苏苏源高科技有限公司…………………………(广l1)
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范文五：变压器的经济运行
设计题目:变压器的经济运行 系 别: 机电一体化 班 级: 姓 名: 指 导 教 师:
完成日期 年 月 日
唐山学院毕业设计任务书
题 目 变压器的经济运行
专 业 机电一体化 班级 2007级 学生姓名
导师
承担指导任务单位 段迎博 导师职称 高讲
姓名
一、毕业设计内容
1、变压器的功率损失及经济运行区
2、变压器技术特性优劣的判定
3、变压器并列运行的经济方式
4、变压器负荷的经济分配
二、基本要求
1、条理清楚，原理正确，计算准确。
2、术语要求准确、规范。
3、元件参数选则得当，要有计算依据;
4、原理要难度适当，能够被大部分人接受;
三、设计组成:图样9张，说明书32页
四、应收集的资料及参考文献:
[1] 谢明琛, 张广溢.电机学. 重庆:重庆大学出版社 [2] 刘介才.供配电技术.北京:机械工业出版社
[3] 华智明,张瑞林.电力系统. 重庆:重庆大学出版社 [4] 陈菊红.电工基础. 北京:机械工业出版社
[5] 常润.电工手册. 北京:北京出版社
五、进度计划:
2009年9月6日:进行毕业设计指导，组织学员选择设计题目。 2009年9月19日—25日:审定学员毕业设计大纲，发放毕业设计任务书。 2009年9月26日—30日:审查学员毕业设计开题报告，开始撰写毕业设计。 2009年10月10日—29日:学员组织材料，撰写初稿。 2009年11月1日—10日:审查初稿，指导学员修改论文。 2009年11月11日—20日:进行二次论文修改指导、定稿。 2009年11月21日—12月5日:审订论文格式，告知打印一式两份。 2009年12月6日—20日:最终定稿，告知准备论文答辩。
唐山学院毕业设计开题报告 题 目 变压器的经济运行
专 业 机电一体化 班级 2007级 学生姓名
一、研究背景及意义
近年来，我国电力工业的发展以突飞猛进的速度适应着国民经济的发展。我国的发电量虽然增长很快，但仍不能满足工农业生产用电的需求，目前我国大部分地区存在着不同程度的缺电现象，高峰电力仍比较紧张。要想坚持可持续发展，必须节约能源。变压器在电力系统中承担着传输电能的作用。变压器虽然在电气设备中是属于效率最高的设备之一，然而由于在配电系统总变压器的容量最大、台数最多，这些变压器的损失约占配电系统总损失的30%--60%，因此，降低运行变压器的损失是供电部门的重要损失措施之一，所以进行变压器经济运行分析是很重要的。
二、研究主要内容
变压器在空载电变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关，同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。因此，必须根据变压器的有关技术参数，通过合理地选择运行方式，加强变压器的运行管理，充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。
三、研究方法及措施
1、通过对变压器流、空载损耗、短路电压、短路损耗等参数的分析，选择参数好和最佳组合参数变压器运行，以减少变压器损耗。
2、当固定变压器运行时，可以通过调节负荷来降低变压器功率损耗，达到经济运行。
3、采用变压器并联运行，合理分配负荷，使变压器总的损失率降低到最低值，减少电网损失。
指导教师签字 时 间 年 月 日 注:可根据报告的内容加页。
唐山学院毕业设计评语及成绩
机电一体化 学生姓名 专业 班级 2007级 学号
毕业设计题目 变压器的经济运行
指导教师姓名 段迎博 指导教师职称 高级讲师 指导教师评语:
专家评语:
签字:
年 月 日 答辩小组意见:
答辩小组组长签字:
年 月 日 成绩:
院长(主任)签字:
年 月 日
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变压器的经济运行
摘 要
变电所的经济运行重要手段之一是通过变压器经济运行来实现的。变压器在传递电能过程中所产生的能量损耗约占整个电力系统损耗的30%左右。通过减少有功功率和无功功率损耗来提高变压器的运行效率，通过变压器并联运行，合理分配负荷减少电网损失。
关键词:功率损失 经济运行区 并联运行 负荷分
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Economic operation of transformer
Abstract
Substation one of the important means of economic operation through the transformer to achieve the economic operation. Transformer in the process of transmission of electric energy generated by the loss of the power system loss represents about 30 percent. By reducing the active power and reactive power loss to improve the operating efficiency of transformers, transformer through parallel operation, the rational distribution of power grids to reduce loss of load.
Key words: power loss of economic operation zone parallel operation load distribution
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目 录
1 绪论 ....................................................................................................................................................... 1
2变压器经济运行概述 ............................................................................................................................ 2
3变压器技术参数的物理概念 ................................................................................................................ 3
3.1空载电流IO .................................................................................................................................... 3
3.2空载损失PO .................................................................................................................................... 3
3.3短路电压(短路阻抗)U.............................................................................................................. 4 K
3.4短路损失P .................................................................................................................................... 4 K
4变压器功率损失和损失率的负载特性及经济运行区的划分 ............................................................ 5
4.1变压器间技术参数存在着差异 ..................................................................................................... 5 4.2变压器有功功率损失和损失率的负载特性。 ............................................................................. 5 4.3单台变压器经济运行区................................................................................................................. 6
4.4变压器无功功率损失和损失率的负载特性 ................................................................................. 7 5 变压器无功功率的经济运行 ............................................................................................................... 7
6变压器技术特性优劣的判定 .............................................................................................................. 10
6.1容量相同的变器器技术特性优劣的判定 ................................................................................... 10 6.2容量不同的变压器技术特性优劣判断 ....................................................................................... 11 7变压器并列运行的经济方式 .............................................................................................................. 14
7.1两台变比相等,容量相同，短路电压(?UK%<>
............................................................................................................................................................. 14
7.2两台变比相等，容量不同，短路电压( )相接近，组别相等的变压器... 16 ,U%,5%K
8变压器运行方式的经济负载系数 ...................................................................................................... 18
9 变压器间负荷的经济分配 ................................................................................................................. 21
10 小结 ................................................................................................................................................... 24
11 参考资料 ........................................................................................................................................... 25
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1 绪论
社会发展，科学进步，电力与人类的关系越来越密切，早已成为人类发展中一个必不可少的成分。
风力发电，火力发电，水力发电，核能发电等各种发电场的建造，令我国电力工业的发展以突飞猛进的速度适应着国民经济的发展。“十五”期间，我国电力发展迅速，基本满足了国民经济和社会发展对电力的需求。发点装机容量和年发电量已居世界第二位，电力装备水平有了很大的提高。大容量，高参数，环保型的机组快速增长。电网覆盖面也不断提高。
由于我国的人口众多，对电的需求量很大，因此尽管我国的发电量增长很快，但仍不能满足工农业生产用电的需求，目前我国大部分地区存在着不同程度的缺电现象，高峰电力仍比较紧张。要想坚持可持续发展，必须节约能源。国家也对节约能源非常重视。
凡事从基础出发，变电所将发电场与用电单位连接起来，减少其间的电能损耗能更好的节约电力。就要考虑变电所的经济运行。而变电所的经济运行主要表现为变压器的经济运行和无功补偿的经济运行。
变压器在整个国计民生中是一种应用极广的耗能设备。变压器是电力生产过程中的主要电器。一般的说，从发电、供电一直到用电，需要经过3-5次变压器的变压过程，因此变压器的台数远超过发电机的台数和容量，并且也超过电动机的总容量。变压器在变压和传递电动功率的过程中，其自身产生的有功功率和无功功率损失占整个电力系统损失的30%左右。因此，在变电所开展经济运行能很好的节约用电。
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2变压器经济运行概述
变电器的经济运行是指在传输电量相同的条件下通过择优选取最佳运行方式和调整负荷，使变压器电能损失最低。变压器经济运行不用投资(获仅用很少的投资，但很快就能收回)，只要加强供电科学管理，充分利用现有设备条件，即可达到节电和提高功率因素的目的。
电力系统电能损失的构成(即:ΔA=ΔA+ΔA+ΔA) 系发供用
在进行经济运行分析之前，先说明一下下面的关系:
(1)变压器经济运行和安全供电的关系。
经济运行是在安全的基础上所选定的运行方式。由于经济运行能减少电能损失，因在多数情况下降低了变压器的温度，这更有利于安全供电。总之，安全与经济供电是相辅相成的。
(2) 变压器经济运行和习惯做法的关系。
在变压器运行方式的选择和节电量的计算上存在着一些习惯性认识和做法，如:凡是一台变压器能载的负载就不用两台，认为这样可以减少一台变压器的空载损失;凡是小容量变压器能承担的负载就不用大容量变压器运行，认为这样可以减少变压器损失;确定变压器“小马拉大车”仅仅根据容量的利用率(低于50%或30%)诸如此类等等。这些做法在某些情况下不但不节电反而浪费电力。因此，当前存在着误把浪费电力当作节约电力的现象。只有根据变压器技术特性，参数和负载情况，通过详细分析和严格的计算，才能确定经济运行方式，确定节电量。
(3) 变压器经济运行和供电科学管理的关系。
只有加强供用电的科学管理，才能实现变压器的经济运行。而变压器的经济运行又是实现供电科学管理的一个重要途径。
变压器虽然在电气设备中是属于效率最高的设备之一，然而由于在配电系统总变
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压器的容量最大、台数最多，这些变压器的损失约占配电系统总损失的30%--60%，因此，降低运行变压器的损失是供电部门的重要损失措施之一，所以进行变压器经济运行分析是很重要的。
3变压器技术参数的物理概念 3.1空载电流Io
空载电流的作用是建立工作磁通，因此又称励磁电流。当变压器负载侧开路，在电源侧加额定电压Vie时，原绕组要产生电流I。(空载电流)
空载电流的大小取决于变压器铁芯的磁通密度Bm，又和磁化曲线有关，所以空载电流的大小与铁芯材料、磁路的几何尺寸及铁芯制作工艺有关。
从等效电路得知，空载电流I=Vie/( Z1+Zm )所以在工程计算上Z1可忽略。从空载电路图中可知，所以在工程计算上也忽略为Zs1.
3.2空载损失Po
由空载电流在变压器铁芯中产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。为了减少涡流损失，必须增大铁芯的电阻。因此，通常在铁芯材质中加上硅钢片，并制做薄一些。磁滞损失是由于铁芯中的磁滞在交变磁场的作用下，做周期性旋转引起的铁芯发热，其大小显然由磁滞曲线所决定。这两种损失都是在空载中产生的，而和负载大小无关，所以称空载损失。其损失近似的与铁芯中的磁通密度成正比，与铁芯的材质特性和工艺有关。
因为磁滞现象的存在，所以I不但超前φ一个相0
角，而且也有畸变。变压器空载运行时的功率因数很低
(一般为0.1)。
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3.3短路电压(短路阻抗)UK
二次短路，一次侧经过调压器接入试验电源，试验时用调压器逐渐升高电压使变
AW压器边缘达到额定电流I?，此时功率表的读数为额定电流时的短路损失?，电压1e
V表的读数为额定电流时的短路电压?。
短路电压其值的大小主要取决于原复测绕组的几何尺寸，如:原副绕组的直径，绕组的厚度，绕组的高度，原副侧绕组间距离等。短路电压主要是原副侧绕组的漏抗在额定负载下产生的电压降U的大小还和绕组匝数的平方成正比。变压器出厂铭牌K
所给定的短路电压值，常用百分数表示:
U%,U,U×100% kKIE
从正常运行角度来看，希望U值小一些(即漏阻抗压降小一些)，而从限制短路K
电流的角度来看，又希望U值大一些。 K
3.4短路损失PK
W此值是用变压器短路试验方法所取得的(?表的读数)，短路损失P是变压器在K额定负载条件下，其原副侧绕组所产生的功率损失亦称铜损(因为加到变压器的电压很低，主磁通φ很小，故铁芯损失很小，可以忽略不计)
四个参数中:
空载电流I及空载损失P主要反应铁芯的特性(由空载试验取得)。 00
短路电压U及短路损失P主要反应原副绕组的特性(由额定负载条件下短路试KK
验取得)。I与U则反应变压器的无功功率损失。 0 K
变压器在空载试验时，电源侧的视在功率S(KAV)应为: 0
-2S,3I%U×10 00ie
电源侧额定电压(KV)
空载电流百分数
变压器在空载时，电源侧的无功功率(励磁功率)Q(KVAR)应为 0
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2 2SPoo, Q,0
在进行变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，常常取
-2 Q?S,I%Se×10000
变压器在短路试验(额定负载)时，所测的视在功率Sk(KVA)为
-2 S,IUk%×10 3K1E
短路电压百分数
电源侧额定电流(A)
变压器额定负载时所消耗的漏磁功率(无功功率)Q(KVAR) K
22Q, SP,KKK
在进行变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，常常取
,2USUS,,，%10 KKKe
4变压器功率损失和损失率的负载特性及经济运行区的划分 4.1变压器间技术参数存在着差异
每台变压器都有四个技术参数，由于变压器容量，一次及二次电压等级，铁芯绕组，材质，设计和制造工艺等不同，变压器间四个技术参数也有较大差异。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数变压器的运行方式。 4.2变压器有功功率损失和损失率的负载特性。
,,PpP，,变压器有功功率损失 0K
2，PP,K0变压器有功功率损失率Х100% %,P2cos，，SPP,,,EK20
IS2为负载系数 ,,,,IS2eE
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P%由上式可绘制负载特性曲线，变压器损失率是负载系数的二次函数，是随着,,
PB的增大而下降，当负载系数为,,,即铜损=铁损，然后P%又随的增大而上,1pPK
,升，是最小损失率时的负载系数，称为有功经济负载系数。当固定变压器运行时， jp
P%可以通过调荷来降低。
4.3单台变压器经济运行区
按损失率的大小分成三个运行区间:经济运行区，不良运行区，最劣运行区。引入经济运行区与不良运行区，不良运行区与最劣运行区的临界损失系数KK. LJ、LL
, 利用经济运行区与不良运行区的临界负载系数的计算式，即 lj
2 ,,,,,,(KKK1)(1.1)有两个根 JJJPLJlj1222
,利用不良运行区与最劣运行区的临界负载系数的计算式，即 ll
2 ,,,,,(,(KKK1)2.5) LLLLLLlljp
式中:K——经济区与不良区间的损失系数 LJ
K——不良区与最劣区间的损失系数 LL
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,,,1(有两个根如图中的两点J及J，所以负载系数在内变压处于经济21ljljjl22
运行区(损失率是较低的)。
22.只有一个根据如图中L点(另一个根即超载，故不,,,,，,(1)1kklllllllljp
,,,取)区间及1称不良运行区(损失率比较大) llj2211j
3.图中的O-,是最劣运行区，通称过轻负载运行区(损失率最大) ll
4.4变压器无功功率损失和损失率的负载特性
无功功率损失QQQ,，,(式中Q/Q单位都为KVA) 0K0K2QQK，,QQ 无功功率损失率 %100%100%100%Q,，,，,，12cos2PPS,,E
Q20,,,,( 变压器的无功功率负载系数QKQ时损失最小，) jqJQ0QK
SI%00,,,所以 jqSU%KK
因此，当固定变压器运行时，可以通过调荷来降低达到变压器的经济运行。 Q%
5 变压器无功功率的经济运行
由于变压器的变化过程是借助与电磁感应完成的，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损失远远大于有功功率的损失，因此在分析计算变压器经济运行时，不仅考虑有功损失最小，同时也考虑无功损失最小，(这是容易忽略的)。所以变压器经济运行不仅能节电，同时也能提高功率因数。
在额定负载条件下，变压器的无功功率损失和有功功率损失之比为Kxr(称抗阻比)。
Q，Q,QOKE Kxr=, ,PP，PeOK
抗阻比与变压器容量有关，如:
容量在560kvA以下Kxr?3—5(倍)
容量在560——7500kvA以下Kxr?5—10(倍)
容量在7500kvA以上Kxr?10—18(倍)
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变压器容量越大，抗阻比越大。
变压器空载功率因数一般变化范围为COSΦ=0.05,0.2(很底) 0
POCOSΦ= 0SO
变压器的额定负载功率因数一般变化范围
P，POKCOSΦ=0.05,0.3 COSΦ= eeS，SOK
由此可见，变压器的COSΦ远低与电动机的功率因数，随着变压器容量的增大 e
COSΦ，所以变压器是一个感性很强的负载。 e
例1某矿变电所有A，B两台变压器，其参数如下，经常负载为10000 kw
COSΦ=0.9 2
参数 S(kvA) P (kw) P(kw) I, (%) U,(%) eokok变压器
A 15000 36.4 139.3 3.01 9.22 B 20000 24.2 131.0 0.90 7.88 (1)求Q ，Q， COSΦ， COSΦ。 0k0e
(2)选择变压器经济运行方式和计算有功电量，无功电量的节电效果。 解:(1)利用公式计算Q ，Q， COSΦ， COSΦ。 0k0e
-2-2A变压器Q?S= I% S×10=3.01×15000×10=452(kvAR) 00oe
-2-2 Q?S= U% S×10=9.22×15000×10=1383(kvAR) kkke
P36.4O COSΦ= =0.081 ,0S452O
P，P36.4，139.3175.7OK COSΦ= ,= =0.095 e1835S，S452，1383OK
-2-2B变压器 Q?S= I% S×10=0.90×20000×10=180 (kvAR) 00oe
-2-2 Q?S= U% ×10=7.88×20000×10=1576kvAR) kkke
P24.2O COSΦ= =0.134 ,0S180O
P，P242，1310。。OK, COSΦ= =0.088 eS，S180，1576OK
将计算数据列入下表
参数 COSΦ0Q (kvA) Q (kvAR) COSΦ 0 ke变压器
A 45.2 1383 0.081 0.095
B 180.0 1576 0.134 0.088
8
唐山学院毕业设计 (2)选择变压器经济运行方式和计算有功，无功的节电效果。
利用公式计算P，P%，Q%，β β jp,jQ
22 A变压器P= P(S/ S) P=36.4+{(10000/0.9)/15000}×139.3=112.8(kw) 0e k
。1128,P,PP%= ×100%= ×100%= ×100%=1.11% 10112。8P，,PP21
10000,0.922()Q= Q+(S/ S) Q=542+ ×1383=1209 (kvAR) 0e k15000
,Q1209Q %= ×100%=11.96% ,P，,P10000，112.82
P36.4Oβ=0.51 ,jp = .P139.3K
I%3.01Oβ=0.57 jQ=, U%9.22K
10000,0.922，131.0B变压器P= P(S/ S) P=24.4+() =64.6(kw) 0e k20000
64.3,P,PP%= ×100%= ×100%= ×100%=0.64% 10064.6P，,PP21
10000/0.922Q= Q+(S/ S) Q=180+() ×1576=666 (kvAR) 0e k20000
,QQ%= ×100%=6.62% P，,P2
P24.2Oβ= 0.43 ,jp =. P131.0K
I%0.90Oβ=0.34 ,jQ= U%7.88K
将计算数据列入下表
参数
,,(KAVR) (%) ,Q ,Pe,P%,Q(kw) (%) jpjq
变压器
A 112.8 1.11 1209 11.96 0.51 0.57
B 64.6 0.64 666 6.62 0.43 0.34
节电效果:
有功P=P-P=112.8-64.6=48.2(kw) AB
无功Q=Q-Q=1209-666=543(kvAR) A B
,,P48.2降低有功损失功率P%= ×100%= ×100%=42.7% 112.8,PA
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,,P543降低无功损失率Q%= ×100%= ×100%=44.9% 1209,QA
因此应让B变压器运行，A变压器备用。
由此理可明显看出变压器空载功率因数COSΦ及额定负载功率因数Φ都是COSe很小的(为0.1左右)。变压器的无功功率损失是有功功率的10倍左右。如:变压器
1209666AQ/P==10.7(倍)，变压器BQ /P= =10.3(倍)，为此，可 AABB112.864.6
把变压器看作一个无负载。变压器经济运行对节约无功电量提高功率因数更为重要。
6变压器技术特性优劣的判定
变压器技术特性优劣的分析，计算是分析计算变压器经济运行的基础。在有些情况下可以直观的区分变压技术特器性的优劣。但在某些情况下，特别是容量不同的变压器，其技术特性的优劣要通过判定公式计算后才能确定。
6.1容量相同的变器器技术特性优劣的判定
假若有A，B两台容量相同的变压器，其参考数分别为:
A变压器:P 、P 、I%(Q)、U%(Q) A0A0A0A0AkAk
B变压器:P 、P 、I%(Q)、U%(Q) B0B0B0B0BkBk
每台变压器功率损失技术特性的计算式为:
22P P+β PP P+β P A=A0Ak B=B0Bk
当令PP时，对上两式联立求解，变可得出A和B之间的按有功功率经济运A=B
行的临界负载系数βp。
P,P22AoBoP+β P+ P+β P,,β, 判断试(临界负载系数) A0AkB0BkLPP,PBkAk
以判断试为例把A台变压器的损失写成函数形成P=f，，及P = f，，的特性,,AB曲线的交点有下列六种情况
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(1)若解得β=虚根，图中P= f及P = f两条曲线无交点，A变优，，，，,,LPAB1于B变。
(2)若解得β=,1，图中P= f及P = f 两条曲线交于L，A变优，，，，,,LPAB22
于B变。(满载后B才优于A—但无意义)
(3)若解得β,1，图中P= f及P = f两条曲线交于L，A变优于，，，，,,LPAB33
B变，当β,β,1时B变优于A变 LP
(4)若解得β=0，图中P= f及P = f两条曲线交与0处(β=0)，，，，，,,LPAB4A变优于B变。
(5)若解得β=?，图中P= f及P = f两条曲线曲率完全相同，无，，，，,,LPAB5交点，A变优于B变。
(6)若解得β=不定式，图中P= f，，及P = f，，两条曲线是同一曲线投,,LPAB6A变或投B变一样，两变压器技术特性相同。
同理:
I%,I%Q,QAoBoAoBoβ== LQQ,QU,UBkAkBkAk
P,PP,P，Kq(Q,Q)A,oABoAoBoAoBo, β= LZP,PP,P，Kq(Q,Q)B,kA,kBkAkBkAk
K—无功经济当量 Q
6.2容量不同的变压器技术特性优劣判断
如果有两台变压器的容量SAe,SBe负载视在功率为S，则两台变压器功率损失
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技术特性的计算公式为
2 P+(S/SAe) P,P,0KA
2 P= P+(S/SBe) PB0K
令P=P时对上两式联立求解，可得出有功临界负载视在功率SLP (kvA)的判别AB
式
P,PAoBo 有功SLP= ppBkAk,22SSBeAe
同理:可得出无功临界负载视在功率SLQ (kvA)的判别式和综合临界负载视在功
率SLZ (kvA)的判别式。
QQ,AoBo无功SLQ= QQBkAk,22SBSAee
PP,AoBo,,综合SLZ= ppBkAk,,,22SSeeBA
SSLPLP
当实际视在功率S时小容量变压器运行，S时大容量变压器运行。 SS，，LQLQ
SSLZLZ例2某厂变电所有两台35/6.3kv变压器，其参数如下表
参数 S(kvA) P (kw) P(kw) I, (%) U,(%) eokok变压器
A 3200 11.5 37.2 3.52 5.83
B 5600 18.4 54.3 2.93 5.81
(1)按有功，无功，综合功率判定两台变压器技术特性的优劣。
(2)当负载功率为2750kv ，COSΦ=0.9时，求5600 kvA变压器运行比3200kvA 2
变压器运行有功功率，无功功率和综合功率的节电。
解:利用SLP，判定试判定
PP,11.5,18.4,6.9AoBoSLP=== 54.337.2PP,0.000001901BkAk,,2256003200SS22BAee
=1905(kvA)
利用公式先求Q，Q，Q，Q AOAKBOBK
-2-2Q=I%S×10=3.52×3200×10=113(kvAR) A0AOe
-2-2Q=UAK%S×10=5.83×3200×10=187(kvAR) AKe
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-2-2Q=IBO%S×10=2.93×5600×10=164(kvAR) BOe
-2-2 Q=UBK%S×10=5.81×5600×10=325(kvAR) BKe
利用公式再求SLQ
QQ,,51113,164AoBoSLQ=== 325187QQ,0.000007897BkAk,,2256003200SS22BAee
=2541(kvA)
本例K=0.09分别计算P，P，P，P。 QAZOAZKBZOBZKP=P+KQ=11.5+0.09×113=21.67(kw) AZOAOQAO
P =P+KQ=37.2+0.09×187=54.03(kw) AZKAKQAK
P =P+KQ=18.4+0.09×164=33.16(kw) BZOBOQBO
P。=P+KQ=54.3+0.09×325=83.55(kw) BZKBOQBO
再求SLZ
PP,21.67,33.16,11.49AoBo,,SLZ=== 83.5554.03PP,0.000002612BkAk,,,,2256003200SS22BAee
=2098(kvA)
S,SLZ时大容量变压器运行(5600 kvA); S,SLZ时小容量变压器运行(3200 kvA);
(2)当负载功率为2750kv ，COSΦ=0.9时，求5600 kvA变压器运行比3200kvA变2
压器运行有功，无功和综合节电。
275022P=P+βP=11.5+()×37.2=45.4(kw) AAOAK0.9，3200
275022Q=Q+βQ=113+()×187=283.5(kvAR) AAOAK0.9，3200
275022P=P+βP=18.4+()×54.3=34.6(kw) BBOBK0.9，5600
275022Q=Q+βQ=164+( )×325=260.8(kvAR) BBOBK0.9，5600此例原系3200kvA变压器运行，通过计算改为5600kvA变压器运行可节电。
节电功率:
??P=45.4-34.6=10.8(kw)
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??Q=283.5-260.8=22.7(kvAR)
??P=??P+k??Q=10.8+0.09×22.7=12.8(kw) LQ
,,P10.8?P%= ×100%= ×100%=23.79% 45.4,PA
22.7,,Q?Q%= ×100%=×100%=8.00% 283.5,QA
节约电能:
??A=10.8×8400(按365天)=90720(度)(约9万度) P
??A=22.7×8400(按365天)=190680(度)(约19万度) Q
??A=12.8×8400(按365天)=107520(度)(约11万度) 2
全年节电量为90720度(有功)可以增加产量，如增加造纸产量为90720度?1609度/吨=56.38(吨)增加棉布产量为90720度?39.76度/百米=2281.69(百米)
7变压器并列运行的经济方式
变压器的损失不但消耗了电厂的燃料(即能源)，并且占用了发电厂的发电设备容量。据统计，在配电网的终点，每损失一个千瓦的电力，要增加发电厂和输变电两千元左右的投资。再能源紧张的今天如何降低损失，采取各项降损技术措施达到“多功少损”是一项非常有意义的工作，变压器并列运行本身就是经济运行。
变压器并列运行以后，负荷可以合理地分配，使变压器总的损失率降低到最低值，减少网损。只要符合并列运行的条件，根据变压器的技术参数和负载的变化，经过计算确定并列运行台数，定会达到经济运行的目的。
由于变压器是变电所的主要耗电设备，所以变电所运行的经济运行主要取决于变压器的经济运行。下面讨论两种情况:
7.1两台变比相等,容量相同，短路电压(?UK%<5%)相接近，组别相等的变压器(并列条件)>
变压器运行台数的选择和变压器的技术参数密切相关(例如有两台参数不同的变压器,、,，变压器,运行，在什么负载条件下投运,;或变压器,运行，在什么负载条件下投运,;两者并不相同。
变电所有两台变压器,和,，假若变压器,单台运行，求在什么负载下投运,(即
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2P=P+βPAAOAK
P=P，， P，P，PP，PAoBo,AkBkAB
令PP，对上两式联立求解，可得出一台和两台运行方式间 A=B
有功临界负载系数
P,~,Bo,2, LP3P,PAkBk
把上式写成有功临界容量
P,~,Bo,,2Se LP3P,PAkBk
把上式及曲线图(单台运行和两台并列运行经济运行方式的临界点)进行分析，
则存在两种情况
?,?B~ABB~AB(,)当S，S时在图上交于L即S，S,，此时如果S，S，变压eLP1LPLPB~AB器,单台运行;如果S，S则应为变压器,、,并运，这说明,不到满载，就需LP
投运,。
,~,A~AB(2)S，S,时，在图上交于 即 S，S，这说明只有A满载后投运B(即eLPLP
A、B并运)才经济运行。
例3某变电所有两台35/10.5KV 、10000KVA的变压器，参数如下表:
参数
变压器 P0(KW) PK(KW)
A 17.36 75.3
B 29.30 94.8
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A~ABB~AB 分别求变压器A和AB(并运)的临界容量S及 S LPLPA~AB解:利用公式求得A与AB(并运)之间的临界容量S LP
P17.36B~ABAo S=2S,=2，10000=5763(KVA) LP3P,P3，94.8,75.30BkAk
B刚过半载就要投A
由本例明显看出:
变压器A运行时，投运B的临界容量是9455KVA;而B运行时投运A的临界条件是刚过半载，即5763KVA。为什么两者相差如此悬殊,这主要是两台变压器的技术特性差异较大之故，由此可见，不能只按固定的负载系数而不考虑技术参数的差异来确定运行台数。
7.2两台变比相等，容量不同，短路电压( )相接近，,U%,5%K
组别相等的变压器
变压器运行台数的选择和变压器的技术参数密切相关。有两台变压器A.B，参数不同，容量不同。若变压器A运行，在什么负载条件小投运B;或变压器B运行，在什么负载条件下投运A,两种运行方式并不相同。
变电所有A.B两台容量不同的变压器，假若变压器A单台运行，求在什么负载下投运B(即A.B并运)其A和AB的功率损失计算公式:
S2 ,P,P，()PAAOAkSAB
S2 ,P,P，()PABABOABKSABEI~,当令时，上两式联立求解可得A与AB间的临界容S ,P,,PAABLP
PI~,BO S ,LPPP，PAKAKBK,2S(S，S)2AeeeAe
例4有两台变压器参数如下表
参 Se(KvA) P(KW) P(KW) I%(%) U%(%) 数 变 OOKK压 器
A 8000 10.9 52.8 0.658 7.2 B 7500 24.0 75.0 3.50 7.2
试分析对比变压器A与AB之间及B与AB之间经济运行的临界条件。
解:计算变压器A与AB的临界容量，变压器B与AB的临界容量。
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P24.0A~ABBO S== LPPP，P52.852.8，75.0AKAKBK,,222S(S，S)8000(7500，8000)2AeBeAe
24.0 ==9035(KVA) 0.000000294
P10.9BAB~AO S,,LPPP，P75.075.0，52.8BKAKBK,,227500(7500，8000)S(S，S)22BeBeBe
10.9,3687(KVA) =0.000000802
由此计算可知变压器A运行时，投B的条件是A超载(铭牌容量8000KVA);变压器B运行时，投A的条件是B刚半载(铭牌容量7500KVA)。这两种运行方式相关很大，主要是两台变压器件技术特性差异大造成的。由此可见，习惯得认为(不考虑技术参数，只按容量)一台载满后或达到一定固定值后，在投入另一台运行，这种做法是无根据的，是不科学的，在大都数情况下是浪费电能的。在什么负载条件下一天变压其运行，又在什么负载条件下两台变压器运行，这完全取决于两台变压器的技术参数，
不能用一个规定值代替。如把本例单台和两台变压器运行，案由公的临界焦点，可有下面曲线图解得出。
很显然:由于变压器A(8000KVA)的技术特性好，所以A和AB并列运行的临界交点
A~AB交于L1的s=9035(KAV)，此台变压器载满后再两台并运才经济;由于变压器LP
B(7500KVA)的技术特性不好，所以B和AB并列运行的临界交点交于L2的B~ABS=3689(KAV)此台变压器刚半载就需两台就需两台并行才经济。图解法分析与解LP
题结果的分析完全一致。
建议:本题按经济运行方式分析，变压器B不存在经济运行的条件，应更换性能好的变压器。
结论:通过计算得知，先投入A运行满载后投入B为最佳运行方式。
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8变压器运行方式的经济负载系数
由于变压器各种运行方式的有功，无功损失率随着负载发生非线性变化的特性，因此就存在着在某一负载系数条件下运行，其有功，无功损失率最低的情况，称此负载系数为运行方式的经济负载系数。正确的合理的确定变压器各种运行方式的经济负载系数，也是开展变压器经济运行的重要方面。
PO,,(1)单台变压器运行的经济负载系数 JPPK
I%O,,有功经济系数载系数 JQU%K
(2)变压器容量相同或不同多带并列的经济负载系数是同一个公式:
n
Pio,i,1有功经济负载系数 ,,NJPn
Pik,i,1
nn
QI,,%ioio,1,1ii无功经济负载系数 ,,,NJQnn
QU,,%ikik,1,1ii
例5有三种变压器(冷，热，节能)分别计算经济负载系数(10/0.4Kv)
(1)热扎硅钢片变压器的经济负载系数
Se(KVA) 100 180 320 420 560 750 1000 1350 1800 P0(KW) 0.73 1.20 1.90 2.10 2.50 4.10 4.90 6.00 8.00 PK(KW) 2.40 4.10 6.20 7.70 9.40 11.90 15.00 19.50 24.00
0.552 0.541 0.554 0.572 0.516 0.587 0.572 0.555 0.577 β JP
I%(%) 7.50 7.00 7.00 6.50 6.00 6.00 5.00 5.00 4.50 0
UK%(%) 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50
1.291 1.247 1.247 1.202 1.155 1.155 1.054 1.054 1.00 β JQ
(2)冷扎硅钢片变压器的经济负载系数
Se(KVA) 100 200 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 P0(KW) 0.50 0.80 1.19 1.35 1.60 2.00 2.50 2.80 3.30 4.00 PK(KW) 2.10 3.60 5.20 6.17 7.70 9.20 11.05 13.70 16.11 19.45 β 0.488 0.471 0.478 0.468 0.456 0.466 0.476 0.452 0.453 0.453 JP
I%(%) 4.10 3.20 2.23 1.86 1.58 1.51 1.49 1.42 1.40 1.40 0
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UK%(%) 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 β 0.955 0.843 0.704 0.643 0.593 0.579 0.575 0.562 0.558 0.558 JQ
(3)节能变压器的经济负载系数
Se(KVA) 100 200 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 P0(KW) 0.302 0.538 0.766 0.875 1.030 1.290 1.513 1.777 2.198 2.611 PK(KW) 1.925 3.431 4.795 5.800 6.686 8.169 9.846 11.530 13.793 16.781 β 0.396 0.396 0.400 0.388 0.392 0.397 0.392 0.393 0.399 0.394 JP
I%(%) 2.14 1.94 1.60 1.30 1.20 1.23 1.00 0.96 1.06 0.84 0
UK%(%) 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 β 0.690 0.657 0.569 0.537 0.516 0.523 0.471 0.462 0.485 0.432 JQ
根据上列表得数据可知:
?随着变压器容量的增大，有功经济负载系数稍许下降，而无功经济负载系,JP
,数则明显下降。 JQ
,?随着变压器耗能参数的改善(热轧—冷轧—节能),有较大下降，而下JQJP
降更为明显。
分析结论:由于变压器的材质不同，容量不同，加上制造水平不同，其经济负载
,系数,和存在着很大的差异。 JQJP
例6 某变电所有两台35/10KV冷轧硅钢片变压器，其参考为
参 Se(KVA) Se(KVA) Se(KVA) Se(KVA) Se(KVA) 数 变 压 器
A 10000 11.302 76.35 0.658 7.54 B 8000 10.75 60.30 0.796 7.75
求:(1)分别计算单台变压器及两变压器并列运行的三种运行方式的三种经济负
,,载系数和。 JQJP
(2)变电所经济负载功率为6750KW cos,=0.9，常年是A运行B备用，按经济负2
载系数改为两台并列运行，计算其节电效果。
,,P,,AP(3)若改为B运行A备用，两台并列比B运行的. . . ,,Q,,AQ
,解:(1)利用公式计算,,. .. ,NJQJQJPNJP
P11.302O,,0.385,A变:= JP76.38PK
I%0.658O,,0.295, = JQU%7.54K
P0.75O,,0.421,B变:= JPP60.70K
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%I0.796O,,0.320 = ,JQ%7.75UK
n
P,io11.302，10.75i,1AB并运:= ,,,0.401JPn76.38，60.70P,iki,1
n
I%,io0.658，0.796i,1 ,= ,,0.308JQn7.54，7.75U%,iki,1
将计算的数据列入表中
参 , ,JQJP变 数 压 器
(A) 0.385 0.295
(B) 0.421 0.320
(AB) 0.401 0.308
(2)变电所经常负载功率为6750KW cos常年是A运行B备用，改为两台,,0.92
,,P并列运行比一台10000KVA变压器运行节约的有功功率和无功功率以及节电,,Q
量。
,,P计算公式为
PP，P2AKAKBK,,P=S[,],P BO2S(S，S)2AeBeAe
675076.3876.38，60.702= ()[,],10.75220.910000(10000，8000)
27500[0.000000763,0.000000423],10.75=
=8.38(KW)
计算公式为 ,,Q
QQ，Q2AKAKBK=S[,],Q ,,QBO2S(S，S)2AeBeAe
754754，620= 7500[,],63.682210000(10000，8000)
27500[0.00000754,0.00000424],63.68= =121.95(KVAR)
,,A,8.38，8400(365天),70392(度)P全年节电量: ,,A,121.95，8400(365天),1024380(度)Q
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,,P,,AP(3)若改为B运行A备用，两台并列比B运行的...。 ,,Q,,AQ
PP，P2AKAKBK,,P,S[,],PAO2S(S，S)2AeBeBe
675060.7076.38，60.702,()[,],11.302 220.98000(10000，8000)
2,7500[0.000000948,0.000000423],11.302
,18.22(KW)
QQ，Q2BKAKBK,,Q,S[,],QAO2S(S，S)2AeBeBe
6750620754，6202,()[,],65.8 220.98000(10000，8000)
2,7500[0.000009687,0.00000424],65.8
,240.62(KVAR)
,,AP,18.224，8400(365天),153082(度)全年节电量:
,,AQ,240.62，8400(365天),2021208(度)全年节电量153082度可以增加产量如增加自来水153082度
,4.03度/吨,37985.61(吨)增加啤酒153082度,80度/吨,1913.53(吨)
9 变压器间负荷的经济分配 两台变压器，总输出功率一定，各台变压器在不过载的条件下按经济分配系数分配负载才能使总的变压器损失降低到最低，此即变压器间负载的经济分配，也是一种经济运行方式。
两台容量相同的变压器(A,B)间负载的经济分配是与变压器自身的短路损失成反比的。变压器A的负载经济分配系数是J A
PBKJ,称负载经济分配系数 AP，PAKBK
变压器A负载经济分配为
PBK,,P,,,总功率PJPP 6AA66，PPAKBK
变压器B负载经济分配为
PAK,,PJPP BB66，PPAKBK
在两台容量不同的变压器间负载的经济分配
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PPBKAK
SS22BeAe, , PPPPAB66PPPPAKBKAKBK，，SSSS2222AeAeAeAe
以上为按有功计算，若按无功计算，只需要将 P改为U%KK例7某变电所有两台10000KVA的变压器分列运行供电，其参数如下
参 变 P(KW)U%(%)数 KK压 器
A 70 7.2
B 98 9.2
经济总负荷为15000KW cos，原来两台变压器的负载是以不超载为界的自,,0.9
然分配，变压器A的经常负载是6100KW，变压器B的经常负载为8900KW. 求:两台变压
器间负载的经济分配，并计算负载的经济分配比自然分配的节电效果。
解:首先按有功损失最小公式计算变压器间负载的经济分配。
P98BK P,P,，15000,8750(KW)A6P，P70，98AKBK
P70AK P,P,，15000,6250(KW)B6P，P70，98AKBK
在按无功损失最小公式计算变压器间负载的经济分配。
U%7.2BKP,P,，15000,8415(KW) AQ6U%，U%7.2，9.2AKBK
上述计算结果还应对分担大负载的变压器的实际容量是否超载，如变压器A是否超载
U%7.2AKP,P,，15000,6585(KW) BQ6U%，U%7.2，9.2AKBK
如超载时，则以满载为限。
,,P经济分配比按自然分配(容量分配)计算节电效果，节约有功功率和无功功率的计算式如下 ,,Q
P,PAJAS,,P,[(P，P)P,(P，P)P BJBSBKAJASAK2,(secos)
P——经济分配时A的功率 AJ
P——自然分配时A的功率 AS
P——经济分配时B的功率 BJ
P——自然分配时B的功率 BS
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8750,,P,[(6250，8900)，98,(8750，6100)，70]2(10000，0.9)
,14.56(KW)
计算式如下: 节约无功功率,,Q
P,PAJAS,,Q,[(P，P)Q,(P，P)Q]BJBSBKAJASAK2(Secos),
8750,6100,[(6250，8900)，920,(8750，6100)，720] 2(10000，0.9)
,106.2(KVAR)
,2,2Q,SeU%，10,10000，7.2，10,720(KVAR)AKAK式中 ,2,2Q,SeU%，10,10000，9.2，10,920(KAVR)BKBK
,,A,14.56，8400(365天),122304(度)P全年节电量: ,,A,106.2，8400(365天),892080(度)Q
全年节电量122304度(有功)可以增加产量如增加合成氨的产量122304度
增加原煤的产量 ,1363度/吨,89.73(吨)122304度,58.36度/吨,2095.68(吨)
分析结论:变压器间负载的经济分配是不用投资只要加强科学管理，就能取得较好的节电效果，是一项技术节能措施。
以上是从变压器的经济运行来进行变电所的经济运行的。此设计论文的经济运行理论适用于供电部门变电所和企事业单位变电所所在供电，用电部门开展经济运行工作。
对于一个变电所来说，只是具体情况具体分析，经过合理的分析和精确的计算，
只有这样才能得到最佳的运行得出最佳的变压器运行方式和最佳的电容器补偿电量，
方案，才能使变电所得到最经济的运行方式。
由于变电所的经济运行是不用投资(或仅用很少投资但很快就能收回)充分利用现有设备条件就能达到节电效果，它是在安全运行的基础上通过科学管理所选定的运行方式，所以能够很快地得到推广、运行。
在当今这个电力极其重要，但又非常紧缺的社会，我认为搞这个变压器的经济运行的设计是非常有必要的，是非常有意义的。
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10 小结
节约用电，人人有责。老师的指导和查阅相关资料使我茅塞顿开，本着节约用电的目的,设计此文。
学无止境，设计中有缺点和不足在所难免，在设计过程中深感所学知识还相当浅薄，想满足工作的需要仍需刻苦努力。希望经老师评改使设计加以完善，在以后的工作过程中，为电力事业的发展，为国家的发展作出更大的贡献。
谢谢校审批委和老师～
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11 参考资料 [1] 谢明琛, 张广溢.电机学. 重庆:重庆大学出版社 [2] 刘介才.供配电技术.北京:机械工业出版社 [3] 华智明,张瑞林.电力系统. 重庆:重庆大学出版社 [4] 陈菊红.电工基础. 北京:机械工业出版社 [5] 常润.电工手册. 北京:北京出版社
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