变压器损耗高的原因分析与解决方案

电力18讯：    
　　摘要：文章根据鹤源配电所配电变压器情况及2008年1―8月变压器典型日负荷调查数据，分析了鹤源配电所当前变压器损耗率高的原因，提出了三个可实施的解决方案，并且进行了详实的节能效益分析，论证了台区变压器“小容量、多布点”的巨大降损效益。

　　1配电所变压器基本情况及问题

　　鹤源配电所有两台S9-1250kVA变压器，其中一台变压器(以下简称1号变)主供鹤源饭店商业负荷，主要有空调主机225kW、四台水泵小计130kW、照明约150kw、其他设备约260kW;另一台变压器(以下简称2号变)主供鹤源小区居民用电，主要有17栋楼492户居民生活负荷，地下停车场及小区公用照明等场所用电负荷，常用电器设备容量统计约有2300kW。两台变压器高压侧计量TA变比均为150/5，低压侧计量TA变比均为3000/5。

　　2008年元月以来，两台变压器损耗(高压侧与低压侧计量差)情况如表1。

　　从表1可见，1、2号变压器本体1～8月份统计损耗率均高达9.6%左右，损耗电量达到15.2821万kW˙h。2008年以来，1、2号变压器统计损耗率均较高。

　　2典型日负荷特性

　　通过公司WFECS3000电能量采集系统可以查到，1号变压器最大负荷日发生在8月12日21:00，高压侧最大电流20.7A，当日平均电流14.89A，1～8月份按照供电量测算的平均负荷电流为9.41A;2号变压器最大负荷日发生在8月8日20：00，高压侧最大电流30.9A，当日平均电流18.81A，1～8月份按照供电量测算的平均负荷电流为17.85A;考虑到将来用户用电负荷发展，下面以最大负荷日数据作为典型日进行分析。

　　根据典型日调查的24点负荷电流数据，可以得到1号、2号变压器典型日负荷率(变压器一次侧实际负荷电流与额定电流的比率)曲线图如图1所示。

　　由图1可见，1号变压器其负荷曲线较2号变压器较为平稳，高峰负荷发生在白天9:00～15:00，夜晚20:00～22:00：2号变压器其负荷曲线波动较大，高峰负荷发生在白天13:00～15:00，夜晚21:00～23:00。

　　1号变压器负载率变化区间在14%～28%之间，2号变压器负载率变化区间在11%～43%之间，范围较宽。

　　3变压器运行损耗率特性

　　配电所变压器均为S9―1250型，其空载损耗为1.95kW，负载损耗为11.7kW。根据负荷与损耗率之间的函数关系：

式中：S―变压器实际运行容量;

Se变压器额定容量;

△P0―空载损耗;

△Pd―负载损耗;

COSψ―功率因数;

△P%―配变损耗率。

　　为了便于下文分析，结合S9系列变压器技术参数，规定功率因数cosψ：0.95，可以做出S9系列变压器运行损耗率随负荷变化规律曲线如图2所示。

　　图2中，横坐标为变压器负载率(%)，纵坐标为变压器理论损耗率(%)。

　　由S9系列变压器运行损耗率特性曲线图可知，对于S9―1250型变压器，当负载率在15%及以下时，为典型的“大马拉小车”状态，即随着负荷的缓慢减小，损耗率大幅度增大，称之为最劣运行区，变压器损耗率在18%～44%之间;当负载率在20%～80%，称之为经济运行区，即该区域随着负荷增大，损耗率变化较小，变压器损耗率在9.5%～14%之间;而负载率大于80%后，损耗率呈现正比例缓慢上升，称之为不良运行区，变压器损耗率在14%～18%之间。

　　4 鹤源配电所变压器运行情况分析

　　根据鹤源配电所S9―1250型变压器1～8月份典型日负荷率曲线(图1)，对比S9系列变压器运行损耗率特性曲线图(图2)可知，1号变压器负载率在14%～28%之间，运行时多数时段处于最劣运行区;2号变压器负载率在11%～43%之间。除了4:30～7:30时段处于最劣运行区外，其它时段负载率在15%～43%之间.处于经济运行区域。

　　由于选取的典型日为最大负荷日，因此不难得出结论：1号变压器运行长期处于最劣运行区，2号变压器在时间较短的负荷高峰时段运行处于经济运行区域，而一年中较多的负荷低谷时段也是处于最劣运行区域。可见变压器损耗率高的主要原因是变压器负载率低，变压器长期在最劣运行区域运行。

　　5变压器高损耗率解决方案

　　5.1方案一：由一台变压器供两个区域负荷

　　(1)可行性分析

　　如果将两个变压器所供台区负荷整合成一个台区，由其中一台变压器供电，分析如下：

　　1、2号变压器负荷叠加后的负荷曲线如图3所示。

　　由图3可见，两个台区典型日负荷叠加，假定由一台变压器供电后，其负载率在25%～70%之间，并且高峰时段较长;在11:00～24:00时段13个小时，负载率均在45%以上，最大负荷叠加后负载率也仅有70%，变压器将完全处于经济运行区域，损耗率在曲线底部9.7%～11%之间。可见，考虑到所选典型日均为最大负荷日，将两个台区负荷由一台变压器供电，在目前负荷条件下，能够满足经济运行要求。

　　(2)两台变压器经济运行方式确定

　　随着变压器负荷的增长，变压器可能会进入不良运行区域，如何及时调整变压器运行方式，保持变压器时常处于经济运行状态，现在分析如下：

根据10kV变压器有功功率损耗计算公式：

△P=△P0+(S/Se)2×△Pk

式中：△p―有功功率(kW);

△p0―空载损耗(kW);

△Pk―短路损耗(kW);

S―负载容量(kVA);