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配電變壓器的(de)經濟選擇分(fēn)析
發布時(shí)間:2016-03-02 08:59 來(lái)源:華電國威
  在電力系統中,爲了(le)使電能傳輸範圍及數量提高(gāo),變壓器得(de)到廣泛應用(yòng)。然而,發電、輸電、配電及用(yòng)電各環節構成的(de)電力系統一般需要3~5次的(de)變壓過程,造成電力系統中總的(de)變壓器容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出發電機的(de)總容量,從而産生了(le)嚴重的(de)損耗。如何對(duì)變壓器運行方式進行選擇和(hé)控制是實現電力系統經濟運行的(de)關鍵,它不僅通(tōng)過節約電能帶來(lái)可(kě)觀的(de)經濟效益,而且對(duì)國民經濟發展具有十分(fēn)重要的(de)現實意義。
  配電變壓器是配電網中傳輸、分(fēn)配電能的(de)重要電氣設備,由于數量大(dà)、分(fēn)布面廣,在運行過程中變壓器自身産生的(de)有功功率損耗和(hé)無功功率消耗總量占電能損耗比例約30%。因此,本文結合配電變壓器經濟運行的(de)原理(lǐ),以及配電變壓器經濟運行的(de)幾種不同情況,設計并實現了(le)一種配電變壓器經濟運行控制系統,該系統将配電變壓器經濟運行原理(lǐ)與實際相結合,以降低配電變壓器的(de)電能損耗。

一、變壓器的(de)基本結構
 
電力變壓器的(de)基本構成部分(fēn)有:鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其它附件等。其中鐵心和(hé)繞組是變壓器的(de)主要部件,稱爲器身紅。
  電力變壓器的(de)鐵心,由磁導率很高(gāo)的(de)矽鋼片制成,矽鋼片有熱(rè)軋和(hé)冷(lěng)軋兩種,熱(rè)軋矽鋼片由于其磁性能差,因此電力變壓器的(de)鐵心已不采用(yòng)這(zhè)種材料。冷(lěng)軋矽鋼片又分(fēn)爲無取向和(hé)取向兩種,其中取向冷(lěng)車軋矽鋼片有明(míng)顯的(de)方向性,即沿著(zhe)軋制方向的(de)磁性能好,因此目前電力變壓器均采用(yòng)冷(lěng)軋取向矽鋼片。
  繞組,是由截面爲圓形,扁形的(de)鋼,鋁導線繞制而成,繞組的(de)主要形式有層式和(hé)餅式兩種形式,層式繞組的(de)線匝沿其軸向依次排列,餅式繞組的(de)線匝在幅向形成線餅後,再沿軸向排列。
  按變壓器鐵心和(hé)繞組的(de)配置來(lái)分(fēn)類,可(kě)分(fēn)爲心式和(hé)殼式兩種。心式結構的(de)特點是繞組露出外側,而鐵心在内側,從繞組絕緣上考慮,這(zhè)種結構适用(yòng)于高(gāo)電壓,殼式結構的(de)特點是在鐵心内側安放繞組,從外側看得(de)見鐵心,這(zhè)種結構适用(yòng)于低電壓大(dà)電流的(de)場(chǎng)合。

二、配變經濟運行建模
 
配電變壓器的(de)技術參數表征了(le)配電變壓器在運行供電過程中自身損耗的(de)特性:有功功率損耗和(hé)無功功率消耗。雙繞組配電變壓器技術參數包括:空載電流I0,空載損耗P0,短路電壓UK及短路損耗PK。空載電流值I0和(hé)鐵芯材質、磁路的(de)幾何尺寸及鐵芯制作工藝等密切相關。
I0%=I0/IN
式中:I0―空載電流,A;In―配電變壓器次側繞組的(de)額定電流,A。

空載損耗P0是在配電變壓器接入額定電壓條件下(xià),鐵芯内由勵磁電流引起磁通(tōng)周期性變化(huà)時(shí)産生的(de)損耗,也(yě)稱鐵芯損耗。鐵耗包括基本鐵耗和(hé)附加鐵耗。

短路電壓UK是指在二次繞組短路時(shí),在一次繞組施加額定頻(pín)率的(de)電壓,當二次繞組通(tōng)過額定電流時(shí),一次繞組所施加的(de)電壓UK稱爲配電變壓器的(de)短路電壓,又稱阻抗電壓,爲:UK%=UK/UN100%

式中:UN―配電變壓器一次側繞組的(de)額定電壓,kV。

配電變壓器銘牌所給定的(de)短路損耗Pk值,系指繞組溫度爲75℃時(shí)額定負載所産生的(de)功率損耗。

在進行配電變壓器經濟運行的(de)分(fēn)析和(hé)計算(suàn)時(shí),爲了(le)簡化(huà)計算(suàn),有功功率損耗常近似爲:

Q0≈S0=I0%×SN×10-2

無功功率消耗近似記爲:

QK≈SK=UK%×SN×10-2

綜合功率損耗包括了(le)有功功率損耗,它更具有系統性的(de)特征。綜合功率經濟運行最佳是指:既考慮有功電量節約,又考慮無功電量節約的(de)綜合最佳;既考慮用(yòng)戶節電又考慮電網損耗降低的(de)系統最佳。

三、變壓器并列運行的(de)經濟運行分(fēn)析
 
我國有相當數量的(de)變電所,其變壓器采用(yòng)并列運行方式,其中尤以22OKV,110KV變電所更是如此。對(duì)于并列運行的(de)變壓器,其經濟運行方式的(de)确定,主要是指所有兩台及兩台以上的(de)變壓器并列運行,在供相同負載的(de)條件下(xià),優選功率損耗最小的(de)運行方式。
  如變配電所變壓器總台數爲N,則存在著(zhe)(2n-l)種組合運行方式。以三台變壓器爲例,共存在七種運行方式,即A,B,C變壓器單台運行,AB,CB,以兩台變壓器并列運行以及ACB三台變壓器并列運行"在這(zhè)七種運行方式之間,還(hái)要經過十五次的(de)比較判定才能确定既滿足負載的(de)用(yòng)電同時(shí)變壓器的(de)損耗也(yě)最小的(de)運行方式。即單台變壓器之間經過三次,兩台并列方式之間經過三次,一台與兩台并列之間經過六次,兩台并列與三台之間經過三次。十五次的(de)比較判定之後才能确定既滿足負載的(de)用(yòng)電同時(shí)變壓器的(de)損耗也(yě)最小的(de)運行方式。其它台數并列運行以此類推。

1.變壓器并列運行的(de)理(lǐ)想情況是:

第一,空載時(shí),并列的(de)各變壓器二次側之間沒有循環電流,即各變壓器均爲空載。因爲環流不僅會引起附加損耗,使變壓器溫度升高(gāo),效率降低,還(hái)會占用(yòng)設備容量。

第二,負載時(shí),各變壓器所承擔的(de)負載電流應和(hé)它們的(de)額定容量成正比。容量大(dà)的(de)應多(duō)分(fēn)擔負載,容量小的(de)應少分(fēn)擔負載,使各台變壓器的(de)容量得(de)到充分(fēn)利用(yòng)。即各變壓器的(de)負載系數應相同。

第三,負載時(shí)各台變壓器負載側電流應同相位。即總負載電流爲各台變壓器負載電流之和(hé)。

爲了(le)達到以上理(lǐ)想的(de)并列要求,并列運行的(de)各變壓器必須滿足下(xià)列四種條件,(1).繞組接線組别必須相同;(2)變比應相等;(3)短路阻抗應接近(變壓器運行規程規定變壓器并列運行時(shí)短路阻抗之差不超過10%);(4)容量不能相差太大(dà)(對(duì)于并列運行的(de)變壓器,其容量比不能大(dà)于3:1)。

2.并列運行變壓器的(de)組合技術參數

N台變壓器并列運行相當于一台組合式變壓器運行,其組合後的(de)空載損耗P0N和(hé)勵磁功率Q0N分(fēn)别等于各台變壓器空載損耗和(hé)勵磁功率之和(hé)符合變壓器經濟運行的(de)要求。

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