摘要：文章介绍了变压器经济运行的负荷率、临界负荷率等基本概念，从合理选择变压器容量、选择节能型变压器、采用无功补偿设备、择优汰劣、避免空载运行以及降低变压器的温度等几方面分析了变压器经济运行的节能措施。并通过近年更换变压器的实例，对变压器经济运行的节能效果进行分析。通过分析提出在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备通过择优选取变压器最佳运行方式，负载调整的优化以及改善变压器运行条件，选用节能型变压器等技术措施，从而达到向智力挖潜，向管理挖潜实施内涵节电的目的。
关键词：变压器,经济运行,节能降耗
变压器是一种应用极广的耗能设备，变压器在变压和传递电功率时，自身要产生有功损耗和无功损耗，变压器的经济运行对节能降耗，达到国家“十一五”规划纲要提出的目标，意义十分重大。变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低用电单耗。所以，变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。
1、变压器经济运行节能措施
1.1合理选择变压器容量
变压器作为一种静止的电气设备，由于没有机械方面的损失，所以它的效率是比较高的，一般在额定状况下均达96%以上。但是这样一个高的效率并不是在任何情况下都能获得的，它是由变压器的负载率决定的。变压器的实际运行状态按负载率大致可以分为三个区域一个点。
三个区域：
1)最佳经济运行区(最佳区)：它的范围一般在额定负载的25%—75%之间，在此区间效率较高。
2)经济运行区(经济区)：它的范围一般在额定负载的15%—100%之间，在此区间效率尚可。
3)最劣运行区(非经济运行区，过去俗称的“大马拉小车”区)：它的范围一般在10%—20%以下，在此区间效率低。
一个点:
变压器功率损耗最低点，或称效率最高点，它位于最佳经济运行区内，一般在额定负载的40%左右。实际负载率在最佳区内从两边越靠近综合功率经济区负载系数点，效率越高。以上三个区域一个点各自对应的实际效率是多少，只需通过某些计算即可获得。
如何使变压器运行在其最佳区内或功率损耗最低点附近，发挥出实际的高效率，才是我们关心和追求的，由于负载率直接与变压器额定容量有关，于是对变压器本身的额定容量就有了一个选择要求。
1.1.1无功经济当量的引入
为了计算设备的无功损耗在电力系统中引起的有功损耗增加量，特引入一个换算系数，即无功功率经济当量，它表示电力系统中每减少l kvar的无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率损耗kW数，其符号为Kq。对工厂变配电所来说，无功功率经济当量Kq=0.02～0.15(平均取K。=0.1)
1.1.2一台变压器经济运行的负荷率
变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而其无功损耗对电力系统来说，通过Kq换算后等效为有功损耗。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
△P1≈△Po+Kq×△Qo+(△PK+Kq×△QN)(S/SN)2 (1)
式中：△PT——变压器的有功损耗
△QT——变压器的无功损耗
△P。——变压器的空载损耗
△PK——变压器的短路损耗
△Q。——变压器空载时的无功损耗
△QN——变压器额定负荷时的无功损耗增量
SN——变压器的额定容量
其中：△Q0≈SN×Io%/100 (2)
式中 Io%——变压器空载电流占额定电流的百分值
△QN≈SN×Uk%/100 (3)
式中UK%——变压器的短路电压(阻抗电压UZ)占额定电压的百分值
要使变压器运行在经济负荷Sec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=Sn △P0+Kq△Q0
△Pk+Kq△QN (4)
变压器的经济负荷率或经济负荷系数为
kec = △P0+Kq△Q0
△Pk+Kq△QN (5)
一般电力变压器的经济负荷率为40%左右。
1.1.3两台变压器经济运行的临界负荷率
在变电所总负荷为S时，两台变压器并列运行，每台变压器承担的负荷为s/2，两台变压器的有功损耗换算值为
△PII≈2(△P0+Kq×△Qo)+2(△Pk+Kq×△QN)(S/SN)2 (6)
设单台运行及两台变压器并列运行时，有相等的有功损耗换算值，可导出单台与两台变压器并列方式之问的临界负荷Scr的计算公式
2×Scr= SN △P0+Kq△Q0
△Pk+Kq△QN (7)
当SScr时，宜于两台运行。
1.2选用节能型变压器，
Sl0，S11系列35kV的电力变压器是我国目前生产的低损耗产品，其损耗值与S7系列对比空载损耗可降低15%，负载损耗可降低30%。节能效果较为显著，具有重量轻、体积小、损耗低、空载电流小、噪声低、抗短路能力强、节能效果明显等优点。
1.3采用无功补偿设备提高功率因数
不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗不同，即随着功率因数的提高，变压器的有功和无功消耗都要下降。功率因数稳定在一个合理的较高值已是电力系统的一项极为重要的节电措施。因此采用提高功率因数和降低变压器运行温度的措施，可使变压器运行在最佳工作状况或接近这个状况。当功率因数达不到规定值的要求时(一般规定功率因数不得低于0.9)应采用无功补偿设备，提高功率因数。
1.4择优汰劣达到节能目的。
变压器不是损坏后才更新，而是老化到一定程度，还要有一定剩值时就可以更新。一般为20年。自我站淘汰低效高耗能变压器选用高效节能型变压器后，年节约有功电量3241.2kWh，无功电量39244.8kVARh，综合电量5606.4kWh。
1.5避免空载运行。
对长期处于空载的变压器及时停止运行，降低线损也比较明显。我单位一台35kV 1600kVA变压器的空载损耗为2095W，停运一天降低的电量损耗为50.28kWh，一个月可降低的电量损耗为150.84kWh。
1.6降低变压器的温度。
变压器绕组的电阻随着温度增高而增大。对同一台变压器在同一负载下，如果温度越低，损耗也越低。因此，应作好变压器散热，降低变压器的温度。
2、变压器经济运行的节能效果分析
2010年我单位通过设备改造，用S10型节能变压器替代老型号SZL7型变压器，容量由2500KVA变为1600KVA。S10型变压器空载损耗为2095W，SZL7型变压器的空载损耗为3900W，替代后仅在铁损(空载损耗)方面一年就节电(3900一2095)W×8760=16687.8 kW·h，相当可观。
新旧变压器的容量、技术参数见表1
2.2.1新变压器运行分析如下：
变压器空载时的无功损耗△Q0由公式(2)得11.2Kvar，变压器额定负荷时的无功损耗增量△QN由公式(3)得104Kvar，一台变压器经济运行的负荷率(Kq=0.1)Kec由公式(5)得 0.34，变压器经济运行的负荷Sec 由公式(4)得544KVA。
2.2.2老变压器运行分析如下：
变压器空载时的无功损耗△Q0由公式(2)得22.5Kvar，变压器额定负荷时的无功损耗增量△QN由公式(3)得l67Kvar，一台变压器经济运行的负荷率(Kq=0.1)Kec由公式(5)得0.38，变压器经济运行的负荷Sec 由公式(4)得950KVA。
2.2.3我单位有两台电动机。当电动机两台运行时，电动机轴功率P为1076KW，功率因数COS¢为0.9所以：S=P/COS¢=1196KVA此时，变压器运行时损耗△P1由公式(1)得l9.11KW。当电动机一台运行一台备用时，电动机轴功率P为538KW，功率因数COS¢为0.9所以：S=P/COS¢=598KVA此时，变压器运行时损耗△P1由公式(1)得7.20KW。
通过上述计算看出：根据管线压力与输量要求我站投入一台电机，轴功率为538KW，新变压器与电机匹配良好，工作在最佳经济运行区。原变压器则是大马拉小车，加上投用已有20年，应该淘汰。如果新变压器带两台电机运行，损耗是带一台电机的2.65倍，相应的损耗增加，不经济。我站优化运行方式，一台电机运行，一台备用，应避免两台电机同时投用。因此更换新变压器达到经济运行的目的，节电效果是明显的。
3 结论
变压器经济运行不仅取决于运行方式，同时更取决于变压器的制造水平。变压器经济运行应用范围很广，节电效果很明显，方法也很多。
(1)充分利用现有设备条件，通过详细分析和严密计算，选择技术参数好的变压器和经济运行方式运行;
(2)通过加强供电的科学管理来实现变压器的经济运行;
(3)择优汰劣，选用节能型变压器可较大幅度降低电能损耗。
参考文献：
胡景生等著。变压器经济运行。中国电力出版社
刘介才著 工厂供电 机诫工业出版社
