基于变负荷的变压器最优运行效率分析与计算

发布时间：2020-05-22 04:08

【摘要】：变压器在变配电系统中应用量较大,变压器损耗在整个系统的损耗中占据较大部分,因此,在考虑方案合理的前提下有必要采用低损耗节能变压器。分别对变压器的有功功率传输、无功功率传输以及综合功率传输的最优运行效率特性进行详细分析。在假定负荷恒定时给出选定变压器容量的经济运行临界判据;在工程实际中负荷是不断变动的,依据负荷的变化特征及变压器本身特性,推导出变压器容量判据的另外一种形式。
【图文】：

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Nov.2016Vol.35No.11http://www.jzdq.net.cn姈BUILDING2016年第11期ELECTRICITY图1变压器运行特性曲线Fig.1CurveofoperationcharacteristicsoftransformerQk≈Sk=Uk%SN×10-2（1）式中：Q0———变压器空载时的无功损耗，kvar；Qk———变压器负载无功损耗，kvar；SN———变压器的额定容量，kVA。采用上式计算引起的误差随着变压器容量的增大而减校对较大容量变压器上式引起的误差可忽略不计。2变压器的运行效率2.1变压器的功率损耗和负荷特性变压器的损耗主要有空载损耗和负载损耗两大部分，其次还有介质损耗和杂散损耗。由于介质损耗和杂散负荷损耗很小，故可忽略不计。所以变压器的有功功率损耗为：ΔP=P0+β2Pk（2）式中：ΔP———变压器的有功功率损耗，kW；P0———变压器空载损耗，kW；β———变压器负载系数；Pk———变压器短路有功损耗，kW。变压器负载系数的计算公式为：β=S2SN=P2SNcosφ2（3）式中：S2———变压器二次侧计算负荷，kVA；SN———变压器额定容量，kVA；P2———变压器二次侧功率，kW；φ2———负载功率因数。变压器的效率为输出功率比输入功率，即：ηp=P2P1=βSNcosφ2βSNcosφ2+P0+β2Pk（4）式中：ηp———变压器的运行效率；P1———变压器一次侧功率，kW。变压器的运行效率如图1所示，当变压器的负载系数β达到某一数值时，变压器的运行效率达到最大值ηmax。将式（4）对β求一阶导数，并令其等于零：dηpdβ=0（5）则可求出变压器最大效率时的负载系数满足的条件为：P0=βjp2Pk?

效率,变压器,综合功率,负载系数

http://www.jzdq.net.cn表1最优运行负载系数的统一符号含义Tab.1Uniformsymbolmeaningsofoptimaloperationloadfactors传输效率ηTβjTT0TNTK有功功率传输最优ηpβjPP0P2PK无功功率传输最优ηqβjqQ0Q2QK综合功率传输最优ηzβjzPZ0PZ2PZK注：PZ2=P2+KqQ2。图2n与n-1台变压器运行效率Fig.2Operationefficiencyofnandn-1setsoftransformersβn2βn-12当考虑节约电能时，可使变压器运行在βjp点附近；当考虑提高功率因数时，可使变压器运行在βjq点附近。当综合考虑二者时，变压器的综合功率运行效率为：ηz=P2+KqQ2P1+KqQ1=βSNcosφ2+KqβSNsinφ2βSNcosφ2+KqβSNsinφ2+PZ0+β2PZK（13）式中PZ0=P0+KqQ0，PZK=PK+KqQK，Kq为无功经济当量，其定义为在变配电系统中每减小1kvar的无功功率，可使有功功率损耗下降KqkW。对式（13）求极大值可得变压器负载系数满足：βjz=PZ0PZK姨=P0+KqQ0PK+KqQK姨（14）此时变压器的综合功率传输效率达到最大值。综合以上分析，变压器的最优运行效率及最优负载系数的计算公式可以统一用下式表示：ηT=βTNβTN+T0+β2TK（15）βjT=T0TK姨（16）式中的ηT、βjT、T0、TN、TK如表1所示。3变压器台数和容量的选择当负荷功率为S时，变压器的选择有两种方式：一是先确定变压器的额定容量，再选择变压器的台数；二是先?

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