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科技与生活:变压器的经济运行方式与实现方法

2012-09-11 17:20 作者:www.guigu.org 来源:硅谷网 HV: 编辑: 【搜索试试
  硅谷网9月11日讯 (文/王希国,桑艳霞) 据《科技与生活》杂志2012年第13期刊文称,在国家标准GB/T13462-92中,这样定义变压器的经济运行:变压器的经济运行指的是在经济技术允许以及保证安全生产条件下,运用优选运行方式,进行适当的负载调整,改善变压器运行的条件,减少变压器对电能的损耗。实现变压器的经济运行能够降低投资、充分运用设备、从而实现节约用电。因此,我们有必要对变压器的经济运行方式和实现方法进行探讨,从而不断推进节约型社会和低碳型社会的建设。
  如今我们都在倡导建设节约型社会和低碳型社会,变压器的使用能够很好帮助我们节约用电。变压器的经济运行是在保证变压器正常运行、传输的电量能够满足生产的需要的基础上,充分运用现有的设备,通过选择变压器运行的最佳方式、变压器的运行位置以及优化负载调整器等措施技术,最大程度上降低变压器对电能的损耗,从而提高电源侧功率。经过严密分析计算的变压器经济运行方式,能够在少花投资甚至是不花投资的基础上,运用科学的管理办法,利用已有的设备,达到节约用电的目的。
  1变压器的并联经济运行方式分析
  变压器的并联运行方式有很多优点。它可以将负荷合理分配、改善变压器电压调整率、提高电压的质量,从而使得变压器的总损耗降到最低。要达到这个目标,运行变压器的工作人员先要做好统计以及计算等工作。这是由于变压器的损耗由两部分构成,只要将变压器投入到电网中,即使没带有电荷,也会产生一定的空载损耗。在负载后,出现可变损耗,并且和变压器负荷电流平方成正比变化规律,由此可见如果我们将数台变压器并联,就要按照负荷的变化确定投入的台数,这样做是为了使投入变压器产生的总固定损耗与可变损耗的和为最小值。变压器在并联运行中的电压比、容量以及阻抗的百分数是相同的,因此他们的负荷也是相同的。在总负荷不变的情况下,我们可以讨论总损耗和并联运行的台数以及各台变压器自身损耗的关系。
  假如我们设有N台相同的变压器处在并联运行的环境中,我们可以运用公式进行探讨分析:
  WN=NPKN(St/NSN)2(1)
  在此式中,WN指的是:N台变压器进行并联产生的总损耗,单位是KW
  PKN指的是:额定负荷中的可变损耗,单位是KW
  SN指的是:额定容量,单位是KVA
  SL指的是:几台变压器的总负荷,单位是KVA
  若是有(N-1)台变压器进行并联,那么它们的总损耗为:
  W(N-1)=(N-1)PFe+(N-1)PEN[SL/(N-1)SN]2(2)
  在这个式子中,PFe指的是:一台变压器固定的损耗,单位是KW
  如果W(N-1)<WN,也就是说若是有(N-1)台变压器投入使用,可以获得经济运行效果。反之,若是W(N-1)>WN,那么就说明投入N台变压器进行使用更为经济可行。同理可得若是W(N-2)<W(N-l)那么就说明投入(N-2)台变压器使用更为经济,那么我们就可以将(2)式进行简化,可以得出
  (SL/SN)2<N(N-1)PFe/PKN(3)
  从(3)式中我们可以看出,在总负荷相同的情况下,(N-1)台变压器和N台变压器并联情况相比,(N-1)台变压器的总损耗小于N台变压器的总损耗。
  因为各台变压器在PFe=β2PKN的情况下效率可以达到最高,那么我们将其带入(3)式中,可以得出:
  (SL/SN)2<β2N(N-1)(4)
  在这个式子中,β指的是:变压器最高效率时候的负载率。
  我们知道,变压器的负载率即β的值是可以变化的,因为β的值不同,所以变压器的最高效率也不同,因此并联运行的变压器若是想要得到最高效率,那么我们就要让总损耗降到最低。与此同时,我们还要考虑到两个因素,即是投入变压器的台数以及负载率,事实上我们就是要考虑到用户对变压器的负载性的要求。我们应该根据不同的负载率,选择不同的铁、铜损比值变压器。由此,我们可以得出(5)式即:
  PKN/PFe=a(5)
  在此式中,a指的是:变压器的铁、铜的损比值。我们将a带入(3)式中,可以得出:
  (SL/SN)2<N(N-1)a(6)
  从(5)式中我们可以看出,变压器若是负载率大,那么a值就应该小;负载率若是小,那么a值就应该大。若是我们将不同并联运行的变压器台数N和不同的a值带入(5)式中,我们就可以算出应该选用几台变压器进行并联最为经济可靠。
  2变压器经济运行的最小交点损失法
  要全面地分析变压器的经济运行方式,我们不仅要分析相同台数的变压器运行方式技术特性的好坏和不同台数的变压器运行方式技术特性的好坏,还要全面地分析相同台数和不同台数并列的变压器运行方式技术特性的好坏。全面分析的目的是为了得到变压器的最佳组合方式,我们就需要全面地对变压器并列运行所有的方式的技能特性的好坏进行判定,最后要得出损失功率最小的负载临界点。
  要进行全局比较,我们通常采用的是图解法。所谓图解法指的是:“将交配电所中所有的可行变压器的运行方式的组合技术特性曲线都绘制在一个坐标系中,我们再根据曲线与曲线的关系来确定变压器并列运行的最佳经济运行方式。图解法直观易懂、便于掌握,但是也有结果不够精确这样的缺点。相较于图解法来说,“最小交点损失法”就比较方便我们进行计算,能够克服图解法的一些缺点,并且我们可以用编程来实现整个过程的判定,从而就更加快捷、准确、方便地得出变压器最佳的运行方式。
  “最小交点损失法”的判断依据是,两个相邻的最佳变压器运行方式分界点的负载,是两种运行方式的临界值,并且若是负载与该负载值相等时,那么这两种运行方式产生的有损功率也是相同的,而且比其他任何的有效变压器的有损功率都要小。因此,我们要找出所有的能够让变压器的有损功率降到最低的临界值,这样我们就可以推算出所有的最佳变压器运行方式。所谓“最小交点损失法”实质是:在交配电所运行方式的技术特性曲线图里,找出位于曲线群以下方包络线以上的临界点。
  3变压器经济运行实现方法
  1)因为每个变压器本身的技术特性有所不同,技术参数也有优劣之分,所以在一开一备变电所中,我们要选择损耗综合功率较小的变压器,并且要按照变压器的经济运行条件确定各个变压器经济运行的区域,合理地界定“大马拉小车”,并且要选择变压器最佳的运行方式,要适时调节变电所技术特性差别大的变压器,确保技术特性优秀的变压器能够经常运行,技术特性较差的变压器位于备用状态,并且要用闲置的特性好的变压器代替运行中特性差的变压器。这样就能提高效率,得到变压器组合的最佳搭配。
  2)在变压器并列运行的时候,我们要选择最佳的变压器组合方式。一般情况下,若是变电所里面有N台变压器,那么根据负荷情况,我们需要M台进行并列运行,因此就有CNM种组合方式,经过我们进一步的计算,我们可以得出其中的最佳组合,据此我们可以选择变压器的最佳运行方式。
  3)在变压器分列运行的时候,通过科学运算,我们可以确定公用变压器或者是分列运行时候的临界条件,由此我们可以确定它们的经济运行区域。因为分列运行变压器它们的负荷之和是处在变化中的,我们不能简单地根据两台变压器的负载之和来确定变压器的运行方式。另外,通过科学计算我们知道,在一些变电所,在负荷之和比较小的时候分列运行较合理,在负荷之和比较大时共用单台变压器比较合理,因此我们要具体问题具体分析,不能简单地概括说轻载的时候停运一台变压器能够省电。
  4)我们要根据负荷的变化来调节变压器运行的方式。若是负荷波动比较大的变电所,我们要安装或者是配置不同容量大小的变压器,并且要判定这些变压器经济运行的区域,要根据负荷的变化使他们交替运行。在一些变电所中,在低负荷时用一台小容量的变压器和在高负荷时用一台大容量地变压器都是不一定合理的方法,我们应该经过科学的计算确定它们的经济运行区域。
  
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