试论配电变压器负荷率与节能

试论配电变压器负荷率与节能　杨捷杨辉煦（宁夏建筑设计研究院有限公司，银川市７５０００１）　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｌｏａｄ　Ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　Ｙａｎｇ　Ｊｉｅ　Ｙａｎｇ　Ｈｕｉｘｕ（Ｎｉｎｇｘｉａ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｃｈｕａｎ　７５０００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　一变压器负载损耗：当变压器带负荷运行时，其　、ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ａｎ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｌｏａｄ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　二次绕组流过电流所产生的损耗称为负载损耗，　ｄｉｓｔｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｒｍｅｒｓ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　又称为铜损。变压器的短路损耗可认为就是铜损。变　压器的铜损与负荷的大小和性质有关。负载损耗与负　荷率的平方成正比。　变压器效率７７：　＝—ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｒａｎｓｆｏ．１３３＂ｌｅｒ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｌｏａｄ　ｆａｃｔｏｒ　ｉＳ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ａｎｎｕａｌ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｈｏｕｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｏａｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｌｏａｄ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃ　ｏｍｐａｒｉｓｏｎ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｆａｃｔｏｒ，ｃａｐａｃｉｔｙ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ａｒｅ　ａｌＳＯ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　输出功率　—×１００％　输入功率　＝—Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ａｎｎｕａｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　Ａｎｎｕａｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｕｔｐｕｔ　ｕｎｉｔ　ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｌｏａｄ　ｆａｃｔｏｒ　Ｏｐｔｉｍｕｍ　ｌｏａｄ　ｆａｃｔｏｒ　Ａｎｎｕａｌ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｈｏｕｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｏａｄ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　。输出功率　—×１００％　输出功率＋空载损耗＋负载损耗　：　×１００％　（１）　Ｐ　Ｐ　９　ＡＰｋ　式中：Ｐ——变压器输出功率，ｋＷ；　摘要从年电能损耗角度论述配电变压器最佳　△　——变压器空载有功损耗，ｋＷ；　负荷率．通过计算比较得出变压器效率与最佳负荷率　的关系．最大负荷年损耗小时数对变压器最佳负荷率　△　——变压器负载有功损耗，ｋＷ；　——变压器负荷率。　的影响等结论，对配电变压器负荷率、容量选择与节　能问题进行了研究探讨　当变压器在某一负荷率时的负载损耗和空载损耗　相等时．变压器的效率最高，该负荷率以往常常称之　为经济负荷率：　８　：　＝关键词年电能损耗输出单位容量年电能损耗　无功　负荷率　最佳负荷率　最大负荷年损耗小时数功率经济当量　｜　Ｐｋ　、／Ｔ７　（２）　式中：卢　——经济负荷率；　１　配电变压器效率与负荷率　变压器空载损耗：由于空载电流和变压器一次绕　组电阻都比较小．所以空载电流在变压器一次绕组电　Ｏｌ——损耗比，为△　／△Ｐ０。　（２）式表明变压器的负荷率在　时的效率比其　他任何负荷率时的效率都高。以往认为变压器的运行　阻中的损耗可以忽略不计．因此．变压器的空载损耗　可以近似认为等于铁损。当电源电压和频率一定时，　铁损是个定值，与负荷的大小和性质无关。　最高效率发生在变压器负荷率０．５　０．６之间。　配电变压器在实际运行中．负荷曲线是随时间变　化的．不可能总在效率最高点运行．同时和负荷的性质　作者信息　杨捷，男，宁夏建筑设计研究院有限公司，工程师，主任工程师。　杨辉煦，男，宁夏建筑设计研究院有限公司，教授级高级工程师，顾问副总工程师。　２５　试论配电变压器负荷率与节能（杨捷杨辉煦）　３９３　建裁电乞。　＿——＿・＿＿＿＿＿ＢＵＩＬＤＩＮＧ　２口１　１年第７期ｆ　ＥＬＥＣＴＲｌＣＩＴＹ　等因素有关．因此从节能角度考虑有必要从年电能损　耗着手进一步研究探讨配电变压器的负荷率问题。　起的有功电能损耗之和　２．２最佳负荷率计算式　２配电变压器年电能损耗与最佳负荷率　２．１　年电能损耗的计算式　配电变压器输出单位容量（ｋＶＡ）年有功电能损　耗最小值（ｋＷｈ）的负荷率，称之为最佳负荷率，符　号记为口　，根据前述“变压器空载损耗和负载损耗相　等时效率最高”原则．故有变压器年电能空载损耗和　年电能负载损耗相等时效率最高．此时变压器的负　荷率为最佳负荷率　，其表达式为：　已知配电变压器计算负荷和最大负荷年损耗小　时数ｒ，得配电变压器年有功电能损耗ＡＷ６（ｋＷｈ）、　年无功电能损耗ＡＷ　（ｋｖａｒｈ）：　ＡＷｂ＝ＡＰｏ・　＋△　（　／　）。・ｒ　（３）　（Ａ／ｏ＋Ｋｑ。ＡＱｏ）　＝（ＡＰｋ＋Ｋｑ。ＡＱｋ）　＝　‘下　（６）　、　式中：　——变压器年投人工作小时数，ｈ；　Ｓ　——变压器计算负荷，ｋＶＡ：　Ｓ，——变压器额定容量，ｋＶＡ。　从（６）式可知，当变压器型号容量确定后，　ＡＷｇ＝ＡＱｏ・　＋ＡＱｋ（Ｓｃ／Ｓｒ）　・　（４）　△　、△　、△　为定值。若变压器为全年投入运行，　式中：ＡＱ。——变压器空载无功损耗，ｋｖａｒ，ＡＱ。　＝亦为定值。此时影响　值有两个因素：一个因素是　无功功率经济当量，该值在０．０２　０．１５（ｋＷ／ｋｖａｒ）　范围内变化，当取值较低时，则　值上升；当取　值较高时，．　值下降。说明无功功率经济当量对　值有一定影响，但不是很大。例如一台ＳＣＢ１０　—Ｓ　・Ｉｏ％／１００；　ｌｏ％——变压器空载电流占额定电流的百分数：　△　——变压器额定负荷时的无功损耗，　ｋｖａｒ，ＡＱｋ：Ｓｒ・Ｕ　％｜１００；　％——变压器阻抗电压占额定电压的百分数。　配电变压器年有功电能损耗及无功电能损耗在　电力系统引起的有功电能损耗之和（ｋＷｈ）：　ＡＷ＝ＡＷｂ＋ＡＷ。ｂ　＝８００ｋＶＡ，１０／０．４ｋＶ，Ｄ。ｙｎｌ１变压器，其最大负荷　年损耗小时数为５　８００ｈ，当　取值为０．０２　ｋＷ／ｋｖａｒ　时，　为５６％；当　取值为０．１　ｋＷ／ｋｖａｒ时，　为　５２％。另一个因素是最大负荷年损耗小时数（ｒ），该　・△Ｑｋ）　（５）　（△Ｐ０＋　。△　）　＋（△　＋　值与变压器用户行业性质有关。如用户功率因数　１３０８　＝０．９，最大负荷年损耗小时数（ｆ）：石油　为５　８００　ｈ、纺织为４　５００　ｈ、食品工业为２　９００　ｈ、　（　／Ｓｒ）　・７＿　式中：Ｋｑ——无功功率经济当量，ｋＷ／ｋｖａｒ，由发　电机电压直配的工厂变电所．Ｋｏ＝０．０２　～城市生活为１　２５０　ｈ，该值对　影响颇大，下面举　０．０４　ｋＷ／ｋｖａｒ：经两级变压的工厂　＝０．０５～０．０８　ｋＷ／ｋｖａｒ；　例说明　２．３实例　变电所，　确定　＝８　７６０　ｈ（全年投入运行），Ｋ　＝　经三级及以上变压的工厂变电所．　：０．１～０．１５　ｋＷ／ｋｖａｒ；在不计　０．１ｋＷ／ｋｖａｒ，根据式（５）、（６）对变压器ＳＣＢ１０—８００ｋＶＡ，　ｌ０／０．４　ｋＶ和ＳＣＢ１０—１　０００ｋＶＡ．１０／０．４ｋＶ的４种　及上述计算条件时，一般取　＝最大负荷年损耗小时数（．ｒ）下的年电能损耗、输出　单位容量年电能损耗和比在　时多损耗的百分值进　行计算，结果列于表１、表２。根据表１、表２计算　数据绘制上述变压器的输出单位容量年电能损耗与负　荷率的关系曲线，见图１、图２。　０．１　ｋＷ／ｋｖａｒ（本文按该值计算）；　ＡＷ口６——无功电能损耗在电力系统引起的有　功电能损耗．ｋＷｈ。　根据（３）、　（４）、　（５）计算式可以对不同型号、　不同容量、不同用户最大负荷年损耗小时数及不同负　荷率计算出配电变压器年有功电能损耗、年无功电能　３结束语　根据上述分析，可得出以下结论：　损耗、年有功电能损耗及无功电能损耗在电力系统引　２６　■—■一　！　Ｉ　：！：１　３９４