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
经济运行就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,也就是电力系统供给的。

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,就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与无功损耗两部分,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·△Q T
≈△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;
S N——变压器的额定容量。

下,就必须满足变压器单位容量要使变压器运行在经济负荷S ec
、T
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
S ec、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
表示,即
系数或经济负荷率,用K ec
、T
K ec、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:△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
＝√【(△P o＋Kq·△Q o)/(△P K＋Kq·△
、T
Q N)】可得变压器的经济负荷率为
K ec、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
S ec、T＝S N√【(△P o＋Kq·△Q o)/(△P K＋Kq·△Q N)】
＝0、46×800
＝368KV A
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:
△PⅠ≈△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:
△PⅡ≈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△PⅠ'＜△PⅡ"时,
故宜于一台变压器运行;
当S＝S"＞S cr时,则△PⅠ'＞△PⅡ"时,
故宜于两台变压器运行。

当S=S cr时,则△PⅠ＝△PⅡ,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(△P k＋
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
S ec、T＝S N√【2*(△P o＋Kq·△Q o)/(△P K＋Kq·△Q N)】
如果就是n台变压器,则判别n台与n－1台经济运行的临界负荷为:
S ec、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—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,
S ec、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):
S ec、T＝800KV A×S ec、T＝S N√【2×(1、54+0、1×13、6)/(9、9+0、1×36)】＝524KV A
因此,如果负荷S＜524KV A,则宜于一台运行;如果负荷S＞524 KV A,则宜于两台运行。