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摘要：配电网结构复杂，内含众多大容量变压器，配电变压器的运行对配电网的经济运行有重要影响。针对配电变压器效率低、功率损耗高的问题，对配电变压器的经济运行进行研究，科学管理配电变压器的经济运行。
关键词：配电网；变压器；经济运行
引言
关于配电变压器经济运行的研究，学术界已有不少成果。依据配电变压器损耗理论，论述了变压器经济容量和负载系数的选择，并提出了配电变压器经济运行的建议。但目前的有关研究都非常片面或者仅考虑到特定情形，本研究基于综合功率损耗理论，结合外部（环境影响）和内部（自身损耗）因素，全面研究配电变压器的经济运行。
1变电站运行概述
配电网靠近用户侧，包含众多电力设备（以配电变压器为主）、分布式能源和电动汽车，这些用电单元的功率损耗都将直接影响配电网总的功率损耗，从而决定配电网是否处于经济运行状态。变压器的功率损耗是配电网总功率损耗中最大的，尤其是在农村地区电网，大部分农村配电网理论电能损耗比例分布如表1所示。配电变压器的经济运行，对于有效缓解能源危机，切实解决人类生存问题起着生死攸关的作用。变压器和配电装置是变电站内的重要电力设备，是否可以正常运行直接影响到供电的可靠性，需要工作人员做好运行维护工作。变电站中有着很多的电力设备，隔离开关、断路器等直接连接到配电室母线，如果电力设备停运，需要将检修后质量满足使用要求或备用的电气设备投入运行，把分段运行状态的母线转换成并列运行，上述操作需要通过断路器、隔离开关等来实现，同时，二次电气回路也应该执行配合操作。变压器是重要的电气设备，可以对交流电压进行转换。为了保证变电站电力设备运行安全，需要做好相应的检修、维护、安装和调试等工作，对停止运行的电力设备安装好接地线等防范措施，从而为用户提供稳定、可靠的电能。
表1 农村配电网理论电能损耗比例分布
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2配电网变压器运行故障
2.1变压器短路风险评估及检修策略
对比制造厂提供的变压器各绕组可承受的最大短路电流与计算的国标短路电流和实地短路电流大小，即可判断变压器的抗短路能力是否满足国标和实地短路电流要求，从而得到变压器的实地运行风险。根据变压器绕组承受短路的能力，可以得出的结论是：变压器不能承受实地最大短路电流，这时变压器的短路风险较大，在发生出口短路时可能会发生绕组变形、崩溃甚至烧毁。这时应考虑将变压器换到短路电流水平较小的变电站（即两台变压器易地运行）或进行绕组的技术改造。一般来说，优先考虑变压器易地运行，易地运行的原则为：易地运行后的两台变压器均满足当地未来5年的负荷水平；两台变压器的电压比相同；若两个变电站存在并联运行的情况，易地后并联运行的两台变压器应容量相同、短路阻抗相差不超过10%；易地后两台变压器均能满足未来5年变电站的实地短路电流水平。对于无法进行易地运行的变压器，运行年限超过20年的建议整体更换，运行年限未满20年的建议进行绕组技术改造，技术改造后的变压器各绕组均应满足国标短路电流的要求。
2.2降低变压器运行短路风险措施
要采取运维措施降低变压器的运行短路风险。可以考虑通过两个方面减小短路风险：减小短路电流幅值和减小短路几率。
2.2.1减小短路电流幅值
（1）主变低压母线绝缘化和站用变进线绝缘化处理。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》要求“变压器35kV及以下低压母线应考虑绝缘化；10kV的线路、变电站出口2km内宜考虑采用绝缘导线”。对于不满足实地短路电流要求的变压器，建议10kV的线路、变电站出口2km内必须采用绝缘导线。对于110kV和220kV电压等级变压器，很多变压器安装时反措未发布，安装时只对相色进行了标明，未安装绝缘护套，应对这部分变压器进行低压母线桥绝缘化处理。500kV主变的35kV低压母线绝缘化建议根据主变低压侧套管出线实际间距进行整改。按照设计规程，低压侧套管出线间距大于400mm的，满足运行要求；低压侧套管出线间距小于400mm的，可采取增加过渡板来提高间距。对于不满足实地短路电流要求的变压器，应确保低压侧套管出线实际间距均大于400mm，同时考虑到站用变高压进线难以达到此间距要求，一旦发生相间短路将导致主变低压出口短路，应将站用变高压进线进行绝缘化处理[1]。（2）加强主变和限流电抗器之间绝缘母线的运对于常规阻抗的220kV主变，一般低压侧会加装限流电抗器，当短路发生在限流电抗器之后可以极大程度减小主变低压侧出口短路时的短路电流，为防止短路发生在限流电抗器之前，应加强限流电抗器与变压器之间绝缘母线监测和维护，发现绝缘护套破损、老化和绝缘下降等现象应及时更换。
2.2.2减小短路几率
（1）取消线路重合闸。对于不满足实地短路电流要求的主变压器出线，全电缆线路和含电缆的混合线路不可采用重合闸，防止变压器连续遭受短路冲击。（2）取消线路并联间隙。线路并联间隙的应用，是为了推进防雷工作由“堵塞型”向“疏堵结合型”的策略转变，保护绝缘子不受雷击损坏，降低输电线路雷击故障停运率。理论研究与运行经验表明，安装并联间隙会有效提高重合闸成功率，亦会降低输电线路的耐雷水平，提高雷击跳闸率。当变电站出线近区发生短路时，故障电流较大，会对变压器造成一定程度的冲击，在变压器抗短路能力不足的情况下，会威胁到变压器的安全运行。对于抗短路能力不足的变压器，建议出线不安装使用并联间隙，已安装的应予以拆除[2]。（3）低压开关柜整治①防止断路器开断、关合失败故障用于无功补偿回路的开关柜，易在投切过程中发生断口重燃，引起过电压造成断路器真空泡爆炸，进而引发主变低压侧短路。电容器投切所配断路器必须通过投切无功补偿设备能力的型式试验，其中投切电容器的断路器必须为适合频繁操作且开断时重燃率极低的产品，即选用M2级和C2级断路器，并在出厂前进行高压大电流老炼处理。对于电容器组电流大于400A的电容器回路，宜配置SF6断路器；投切35kV电容器组（电抗器组）的开关应采用SF6断路器。②防止凝露导致绝缘故障开展配电室综合环境整治。在配电室内应配置通风及除湿防潮设备，改善开关柜运行环境，防止凝露导致绝缘事故发生[3]。高压开关室应安装空调，确保湿度控制在75%以下。若湿度难以达到75%以下，应加装工业除湿机。开关柜内小功率常投加热器应一直处于运行状态，除湿机定期排水，空调出风口不得朝向柜体，防止开关柜凝露。一、二次电缆进线处必须采取有效封堵措施。
3变压器的经济运行
3.1变压器经济运行区确定
GB/T13462—2008《电力变压器经济运行》提出了变压器经济运行区的概念，它是基于综合功率分析计算的。如果变压器长时间处于额定负载运行，称为变压器理想运行，此时的运行区称为经济运行区。经济运行区的谷值对应的损耗率与峰值对应的额定负载损耗率相等[4]。额定负载损耗率高于经济运行区损耗率，表明变压器在经济运行区间的效率高于变压器在额定负载下的效率。
3.2变压器最佳运行区（经济运行区中优选段）的确定
由于变压器经济运行区的范围较大，在该范围边缘（如满负载系数附近），其磨损率与最小磨损率相比有很大差距，对该区域的经济运行有必要知道其最佳运行区间。计算变压器经济运行区最佳段的目的是为了尽最大可能减小变压器的功率损耗，提高功率因数，增加有功功率的输出。
4科学管理和变压器经济运行
4.1变压器制造和经济运行
变压器经济运行除了在众多运行中选择损耗最低的运行方式作为经济运行方式外，还受变压器制造工艺水平的影响。从变压器接负载的情况看，有4种情形：即满载、多半载、少半载和空载[5]。所有情况的变压器都要生产，其中满载或者轻载运行的变压器损失率大得惊人，不能忽视。所以，应存在4种变压器的生产方式，分别以20%、40%、65%与90%的经济负荷进行生产。
4.2变压器更新和经济运行
设备更新的目的不单是消除看得见的磨损，更是消除看不见的磨损。只有不断更新设备，才是治本，才能有效实现变压器经济运行。由于不同类型生产设备的技术特性不同，更新周期也不同。更新周期的计算方法有两种：（1）按照设备物理磨耗规定的自然寿命更新；（2）将机械设备的经济寿命年限作为更新周期。崭新的变压器将会使有功功率和无功功率发生变化，变化主要是指有功功率与无功功率的充分利用，这是不可避免的[6]。但是会增加成本，回收年限问题随之而来。变压器最好在快要到更新周期的时候更新，不要等到变压器损坏时才更新。变压器制造商对不同型号和容量的变压器使用年限和更新周期都有规定，通常为二十年，用户可以据此更新变压器，更好地保证变压器经济运行。
4.3变压器技术和经济运行
从技术层面而言，保证变压器经济运行有以下措施：（1）减少变压器的降压次数，即减少了变压器的损耗；（2）自耦式变压器比较适合于当变压器变比小于2的情况，这是因为自耦式变压器的功率损耗比等容量双绕组变压器的功率损耗少得多；（3）变压器在不同的功率因数下运行，其功率损耗各不相同，研究表明，变压器运行时的功率损耗与功率因数呈反比关系，即功率因数越高，功率损耗越低。（4）由于温度和变压器绕组电阻正相关，应选择散热性能优良的变压器，同时，还应做好变压器的散热措施，以降低变压器温度，提高变压器使用寿命。
结论
在电力网中起着分配电能的重要作用并提供优良电能质量的网络称为配电网。配电网是电力系统中直接向用户分配电能的系统，以确保配电变压器处于经济运行状态。
参考文献：
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