电力变压器的经济运行.docx

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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k

q,单位为kw/kvar。

这一k

q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k

q＝0.02～0.15；

对由发电机电压直配的工厂，可取k

q＝0.02～0.04；

对经两级变压的工厂，可取k

q＝0.05～0.08；

对经三级及以上变压的工厂，可取k

q＝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k

q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＝△P

T＋K

P·△QT≈△P

o＋△P

k（S/S

N）2

＋K

q·△Q

o＋Kq·△Q

N（S/S

N）2即△P≈△P

o＋K

q·△Q

o＋（△P

k＋K

q·△Q

N）（S/S

N）2

式中△P

T——变压器的有功损耗；

△Q

T——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S

ec.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＝S

N√【（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

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K

ec.T表示，即Kec.T＝√【（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

一般电力变压器的经济负荷率为50％左右。

例如：

试计算SL

7—型变压器的经济负荷及经济负荷率。

解：

查附录表得SL

7—型变压器的有关技术数据：

△P

o＝

1.54kw，△P

k＝9.9kw，I

O＝1.7，U

z＝4.5。

由公式得△Qo≈SN·Io％/100＝800×0.017kvar13.6kvar由公式得△Q

N≈S

N·U

K%/100＝800×0.045kvar=36kvar

取K

q＝0.1。

由公式K

ec.T＝√【（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】可得变压器的经济负荷率为Kec.T＝√【（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

＝√【（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＝S

N√【（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

＝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（S

N）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≈△P

o＋K

q·△Q

o＋（△P

k＋K

q·△Q

N）（S/S

N）2

可求得其有功损耗换算值为：

△P

Ⅰ≈△P

o＋K

q·△Q

o＋（△P

k＋K

q·△Q

N）（S/S

N）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≈△P

o＋K

q·△Q

o＋（△P

k＋K

q·△Q

N）（S/S

N）2

可求得两台变压器的有功损耗换算值为：

△P

Ⅱ≈2（△P

o＋K

q·△Q

o）＋2（△P

k＋K

q·△Q

N）（S/2S

N）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S

cr表示。

当S＝S'

＜S

cr时，则△P

Ⅰ'

＜△P

Ⅱ"

时，

故宜于一台变压器运行；

当S＝S"

＞S

cr时,则△P

Ⅰ'

＞△P

Ⅱ"

时，

故宜于两台变压器运行。

当S=S

cr时，则△P

Ⅰ＝△P

Ⅱ，即

△P

o＋K

q·△Q

o＋（△P

k＋K

q·△Q

N）

（S/S

N）2

＝2（△P

o＋K

q·△Q

o）＋2（△Pk＋K

q·△Q

N）（S/2S

N）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＝S

N√【2*（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

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＝S

N√【（n－1）·n·（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

例如：

某厂变电所装有两台SL—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＝S

N√【2*（△P

o＋Kq·△Q

o）/（△P

K＋Kq·△Q

N）】

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K

q＝0.1）：

Sec.T＝800KVA×S

ec.T＝S

N√【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。