电力变压器的经济运行

电力变压器的经济运行一、经济运行与无功功率经济当量的概念经济运行是指能使整个电力系统的有功损耗最小/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，不仅与设备的有功损耗有关，而且与设备的无功损耗有关，因为设备消耗的无功功率，也是电力系统供给的。由于无功功率的存在，就使得系统中的电流增大，从而使电力系统的有功损耗增加。为了系统的有功损耗而在电力系统中引起的有功损耗增加量，因此引入一个换算系数，即无功功率经济当量。无功功率经济当量，是表示电力系统多发送1kvar无功功率时，将在电力系统中增加的有功功率损耗kw数，其符号为kq,单位为kw/kvar。这一kq值与电力系统的容量、结构及计算点的具体位置等多种因素有关。对于工厂变配电所，无功功率经济当量kq＝0.02～0.15；对由发电机电压直配的工厂，可取kq＝0.02～0.04；对经两级变压的工厂，可取kq＝0.05～0.08；对经三级及以上变压的工厂，可取kq＝0.1～0.15。二、一台变压器运行的经济负荷计算变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而无功损耗对电力系统来说也相当于按kq换算的有功损耗。因此变压器的有功损耗加上变压器无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器有功损耗换算值。一台变压器在负荷为S时的有功损耗换算值为△P＝△PT＋KP·△QT≈△Po＋△Pk（S/SN）2＋Kq·△Qo＋Kq·△QN（S/SN）2即△P≈△Po＋Kq·△Qo＋(△Pk＋Kq·△QN)（S/SN）2式中△PT——变压器的有功损耗；△QT——变压器的无功损耗；△Po——变压器的空载损耗；△Pk——变压器的短路损耗；△Qo——变压器空载时的无功损耗，按式（△Qo≈SN·Io％/100）计算；△QN——变压器额定负荷时的无功损耗增量，按式（△QN≈SN·UK%/100）计算；SN——变压器的额定容量。要使变压器运行在经济负荷Sec.T下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值△P/S为最小值的条件。因此令d（△P/S）/dS＝0，可得变压器的经济负荷为Sec.T＝SN√【（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】变压器经济负荷与变压器额定容量之比，称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，用Kec.T表示，即Kec.T＝√【（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】一般电力变压器的经济负荷率为50％左右。例如：试计算SL7—800/10型变压器的经济负荷及经济负荷率。解：查附录表得SL7—800/10型变压器的有关技术数据：△Po＝1.54kw，△Pk＝9.9kw，IO＝1.7，Uz＝4.5。由公式得△Qo≈SN·Io％/100＝800×0.017kvar13.6kvar由公式得△QN≈SN·UK%/100＝800×0.045kvar=36kvar取Kq＝0.1。由公式Kec.T＝√【（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】可得变压器的经济负荷率为Kec.T＝√【（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】＝√【（1.54+0.1×13.6）/（9.9+0.1×36）】＝0.46由此变压器的经济负荷为Sec.T＝SN√【（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】＝0.46×800＝368KVA三、两台变压器运行的临界负荷计算假设变电所有两台同型号同容量（SN）的变压器，变电所的总负荷为S。一台变压器单独运行时，它承担总负荷S，因此由公式△P≈△Po＋Kq·△Qo＋(△Pk＋Kq·△QN)（S/SN）2可求得其有功损耗换算值为：△PⅠ≈△Po＋Kq·△Qo＋(△Pk＋Kq·△QN)（S/SN）2两台变压器并列运行时，每台承担负荷S/2，因此由公式△P≈△Po＋Kq·△Qo＋(△Pk＋Kq·△QN)（S/SN）2可求得两台变压器的有功损耗换算值为：△PⅡ≈2（△Po＋Kq·△Qo）＋2(△Pk＋Kq·△QN)（S/2SN）2将以上两式△P与S的函数关系绘成如图所示两条曲线，这两条曲线相交于a点，a点所对应的变压器负荷，就是变压器经济运行的临界负荷，用Scr表示。当S＝S'＜Scr时，则△PⅠ'＜△PⅡ时，故宜于一台变压器运行；当S＝S＞Scr时,则△PⅠ'＞△PⅡ时，故宜于两台变压器运行。当S=Scr时，则△PⅠ＝△PⅡ，即△Po＋Kq·△Qo＋(△Pk＋Kq·△QN)（S/SN）2＝2（△Po＋Kq·△Qo）＋2(△Pk＋Kq·△QN)（S/2SN）2由此可求得判别两台变压器经济运行的临界负荷为Sec.T＝SN√【2*（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】如果是n台变压器，则判别n台与n－1台经济运行的临界负荷为：Sec.T＝SN√【（n－1）·n·（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】例如：某厂变电所装有两台SL—800/10型变压器，试计算此变电所变压器经济运行的临界负荷值。解：全部利用上例的变压器技术数据，代入公式，Sec.T＝SN√【2*（△Po＋Kq·△Qo）/（△PK＋Kq·△QN）】即得到判别此变电所两台变压器经济运行的临界负荷为（取Kq＝0.1）：Sec.T＝800KVA×Sec.T＝SN√【2×（1.54+0.1×13.6）/（9.9+0.1×36）】＝524KVA因此,如果负荷S＜524KVA,则宜于一台运行；如果负荷S＞524KVA,则宜于两台运行。