摘要：節能降耗是當前發展的趨勢，而變壓器的損耗是電能傳輸過程中損耗的一個重要原因，因此變壓器的經濟運行顯得尤為重要。變壓器經濟運行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優選取最佳運行方式和調整負載，使變壓器電能損失最低。換言之，經濟運行就是充分發揮變壓器效能，合理地選擇運行方式，從而降低用電單耗。為了使變壓器能更經濟的運行，本文進行了初步的分析。
　　關鍵詞：變壓器，經濟運行
　　1.緒論
　　變壓器經濟運行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優選取最佳運行方式和調整負載，使變壓器電能損失最低。換言之，經濟運行就是充分發揮變壓器效能，合理地選擇運行方式，從而降低用電單耗。所以，變壓器經濟運行無需投資，只要加強供、用電科學管理，即可達到節電和提高功率因數的目的。
　　2.概述
　　2.1變壓器存在經濟運行的因素
　　2.1.1變壓器間技術參數存在差異
　　每臺變壓器都存在有功功率的空載損失和短路損失，及無功功率的空載消耗和額定負載消耗。因變壓器的容量、電壓等級、鐵芯材質不同，所以上述參數各不相同。因此變壓器經濟運行就是選擇參數好的變壓器和最佳組合參數的變壓器的運行方式運行。
　　2.1.2變壓器有功功率損失和損失率的負載特性
　　變壓器功率損失ΔP（千瓦）、效率η（%）和損失率ΔP%（%）的計算公式：
　　ΔP=Po+2Pk（2-3）
　　η=P2/P1=Secosφ/(Secosφ+Po+2Pk)*100（2-4）
　　ΔP%=ΔP/P1*100%=(Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)*100%（2-5）
　　=I2/I2e=P2/Secosφ（2-6）
　　P1---變壓器電源側輸入的功率
　　P2---變壓器負載側輸出的功率
　　cosφ---負載功率因數
　　---負載系數
　　I2---變壓器二次側負載電流
　　I2e---變壓器二次側額定電流
　　
　　由上圖可知變壓器損失率ΔP%是變壓器負載系數的二次函數，ΔP%先隨著的增大而下降，當負載系數等于
　　jp=（Po/Pk）1/2（2-7）
　　時即銅損等于鐵損。然后ΔP%又隨著增大而上升。jp是最小損失率ΔP%的負載系數，稱為有功經濟負載系數。所以，當固定變壓器運行時，可通過調整負荷來降低ΔP%。
　　2.1.3變壓器無功功率消耗和消耗率的負載特性
　　變壓器無功功率消耗ΔQ的基本公式為：
　　ΔQ=Q0+2Qk（2-8）
　　為衡量變壓器傳輸單位有功功率時消耗的無功功率，便提出無功消耗率的公式：
　　ΔQ%=ΔQ/Q1*100%（2-9）
　　2.2變壓器無功功率的經濟運行
　　由于變壓器的變壓過程是借助于電磁感應完成的。因此，變壓器是一個感性的無功負載。在變壓器傳輸功率時其無功損耗遠大于有功損失。因此，在分析變壓器經濟運行時，無功消耗和有功損失都要最小。
　　3.變電所變壓器的經濟運行
　　3.1容量相同、短路電壓相同的變壓器并列經濟運行方式
　　容量相同、短路電壓相同，也就是說，在多臺變壓器并列運行時，認為負載分配是均勻的、相等的。短路電壓相接近的條件是變壓器間的短路電壓差值ΔUK%應滿足下式要求：
　　ΔUK%=（ΔUDK%-ΔUXK%）/ΔUPK%*100%＜5%（3–1）
　　ΔUK%---變壓器最大短路電壓
　　ΔUXK%---變壓器最小短路電壓
　　ΔUP%---并列運行方式中全部變壓器短路電壓的算術平均值
　　沈鼓集團中央變電所設置3臺主變，容量為5000KVA，其中2#和3#主變并列運行供6300KW電機試車。如果試車產品為3200KW及以下電機拖動試車2#和3#主變任意一臺即可滿足生產要求。2#主變ΔUK2%=5.64%，3#主變ΔUK3%=5.52%。根據（3–1）式可得：
　　ΔUK%=（5.64-5.52）/5.56*100%=2.15%＜5%
　　因此，2#和3#主變滿足并列運行的短路電壓差值的要求。
　　沈鼓集團新廠區中央變電所設置3臺主變，容量為20000KVA，其中2#和3#主變并列運行供30000KW電機試車。2#主變ΔUK2%=8.76%，3#主變ΔUK3%=8.67%。根據（3–1）式可得：
　　ΔUK%=（8.76-8.67）/8.70*100%=0.6%＜5%
　　因此，2#和3#主變滿足并列運行的短路電壓差值的要求。
　　3.1.1相同臺數并列的運行方式
　　3.1.1.1兩臺變壓器并列運行
　　兩臺變壓器A、B并列運行時，組合技術參數的空載損失和短路損失為兩臺之和：
　　ΔP0=PA0+PB0（3–2）
　　ΔPK=PAK+PBK（3–3）
　　如有AB及CD兩種兩臺變壓器并列運行，其功率損失計算公式為：
　　ΔPAB=PAB0+2PABK（3–4）
　　ΔPCD=PCD0+2PCDK（3–5）
　　根據（3–4）、（3–5）式可解得臨界負載系數L：
　　LP=[（PABO–PCDO）/（PCDK–PABK）]1/2（3–6）
　　LQ=[（QABO–QCDO）/（QCDK–QABK）]1/2（3–7）
　　LZ=[（PABZO–PCDZO）/（PCDZK–PABZK）]1/2（3–8）
　　SL=2Se[（PABO–PCDO）/（PCDK–PABK）]1/2（3–9）
　　如果SL的計算結果為虛數時，選擇空載損耗較小的運行方式；如果SL為實數時，當負載小于臨界負載時，選擇空載損耗較小的運行方式，反之選擇空載損耗較大的運行方式。
　　3.1.1.2多臺變壓器并列運行
　　如有N臺變壓器并列運行時，組合技術參數的空載損失和短路損失為各臺之和：
　　ΔPNO=ΣPi0（3–10）
　　ΔPNK=ΣPiK（3–11）
　　如有甲、乙兩種N臺變壓器并列運行，其功率損失計算公式為：
　　ΔPN甲=ΣPi0甲+2ΣPiK甲（3–12）
　　ΔPN乙=ΣPi0乙+2ΣPiK乙（3–13）
　　根據（3–12）、（3–13）式可解得臨界負載系數L：
　　LP=[（ΣPi0甲–ΣPi0乙）/（ΣPiK乙–ΣPiK甲）]1/2（3–14）
　　LP=[（ΣQi0甲–ΣQi0乙）/（ΣQiK乙–ΣQiK甲）]1/2（3–15）
　　LP=[（ΣPiZ0甲–ΣPiZ0乙）/（ΣPiZK乙–ΣPiZK甲）]1/2（3–16）
　　SL=NSe[（ΣPi0甲–ΣPi0乙）/（ΣPiK乙–ΣPiK甲）]1/2（3–17）
　　如果SL的計算結果為虛數時，選擇空載損耗較小的運行方式；如果SL為實數時，當負載小于臨界負載時，選擇空載損耗較小的運行方式，反之選擇空載損耗較大的運行方式。
　　3.2變壓器經濟運行方式的經濟負載系數
　　由于變壓器各種運行方式的有功損失和無功損失隨著負載發生非線性變化的特性，因此就存在著在某一負載系數條件下運行，其有功損失和無功損失最低的情況，稱此負載系數為運行方式的經濟負載系數。
　　3.2.1單臺變壓器運行的經濟負載系數
　　3.2.1.1有功經濟負載系數jP=（Po/Pk）1/2（3-18）
　　3.2.1.2無功經濟負載系數jQ=（Io%/Uk%）1/2（3-19）
　　根據經驗可知，隨著變壓器的容量增大，有功損失系數稍微下降，而無功損失系數則明顯下降，特別是當變壓器容量增大到10000KVA以上時，jP、jQ下降更加明顯。隨著變壓器耗能參數的改善，經濟負載系數jP有較大的下降，而jQ下降更加明顯。所以，由于變壓器的材質不同，容量不同，再加上制造水平不同，其經濟負載系數jP、jQ存在著很大差異。
　　4.變壓器運行方式的經濟運行區
　　4.1單臺變壓器的經濟運行區
　　由于變壓器損失率的負載特性是一個非線性函數，所以，如圖4-3中可按損失率的大小分成三個運行區：經濟運行區，不良運行區和最劣運行區。運行區間臨界條件的計算公式是在“大馬拉小車”臨界條件的基礎上導出的。
　　
　　4.2根據式（4-6）可知，在一般情況下Lj有兩個根，即圖4-3中A、B兩點。所以，當負載系數在Lj2~Lj1內變化時，變壓器處在經濟運行區，損失率是較低的，其變化范圍ΔPd%~ΔPLj%。
　　4.3根據上圖可知，L只有一個根，即圖中點L。區間L~Lj2及Lj1~1稱不良運行區。在此區間內變壓器損失率是比較大的，變化范圍是ΔPLj~ΔPLL%，運行不經濟。
　　4.4圖4-3中0~L是最劣運行區，通稱過輕載運行區間，變壓器損失率很大，運行極不經濟。
　　5.科學管理和變壓器經濟運行
　　5.1變壓器更新和經濟運行
　　更新變壓器必然會帶來有功電量和無功電量的節約。但要增加投資，這里也存在一個回收年限的問題。變壓器不是損壞后才更新，而是老化到一定程度，還要有一定剩值時就可以更新。變壓器廠家對各種不同型式、不同容量的變壓器的使用壽命都有規定，一般為20年。使用單位按這一規定年限提取設備折舊費，并進行變壓器更新。
　　5.2技術管理和經濟運行
　　5.2.1減少變壓器的降壓次數，就減少了變壓器的損耗。
　　5.2.2在安全條件的允許下，對于變比小于2的變壓器，盡量采用自耦變壓器。自耦變壓器和同容量的兩線圈的變壓器相比，有功和無功損耗要減小很多。
　　5.2.3不同的功率因數引起的變壓器有功和無功消耗也不同，即隨著功率因數的提高，變壓器的有功和無功消耗都要下降。因此，應盡量提高功率因數，降低變壓器的無功功率。
　　5.2.4變壓器繞組的電阻隨著溫度增高而增大。對同一臺變壓器在同一負載下，如果溫度越低，損耗也越低。因此，應作好變壓器散熱，降低變壓器的溫度。
　　6.結束語
　　如上所述，開展變壓器經濟運行范圍很廣，辦法很多，節電效果也很好。
　　6.1首先是充分利用現有設備條件，通過詳細分析和嚴密計算，選擇技術參數好的變壓器和經濟運行方式運行
　　6.2其次通過加強供電的科學管理來實現變壓器的經濟運行。
　　6.3對不合理的運行方式，必須用新增設變壓器實現經濟運行。所增加的投資，通過節電很快能收回。
　　參考文獻
　　[1]變壓器經濟運行天津科學技術出版社
　　[2]電機及拖動基礎機械工業出版社