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配电变压器空载损耗和短路损耗在线检测的意义
点击次数:119 发布时间:2019-06-04

空载损耗和短路损耗是变压器的两个重要参数,它们的大小以及变化情况不仅能够表明变压器的性能是否满足用户正常运行的需求,同时也能够反映变压器在实际运行中的效率是否达到国家标准,因此,实现变压器空载损耗和短路损耗的实时在线检测对于节约能源,降低损耗、优化环境以及提高设备的利用率有很重要的意义。

 

配电变压器在电力系统中数量巨大,分布广泛,其能耗十分显著,表1.1列出了几种系列10kV级配电变压器不同容量下的空载和负载损耗参数,据统计,配电变压器的损耗约占总线损的1/3,尽管目前所用的配电变压器已是高效率的设备,其效率可以达到95%-99%,但是由于其数量巨大和空载损耗的固定性,变压器的效率即便有很微小的变动,其损耗的改变量也将是一个巨大的改变量。据统计,我国年发电量约为14780亿kW·h,然而电网运行的配电变压器总电能损耗约为411亿kWh,约占2000年总发电量的 3.16%。如果按目前我国配电变压器的损耗每年达到400亿千瓦时计算,配电变压器的节能潜力可高达90亿-150亿元,故配电变压器本身存在着相当大的节能潜力。

 

各系列变压器损耗参数

 

变压器的运行效率随着运行年限的增加,以及长期的运行环境恶劣,其运行效率会逐渐降低,虽然国家有关部门制定了《配电变压器能效及技术经济评价导则》和《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》等国家电力行业的标准,并且以这些标准为依据提出逐步淘汰能量损耗高的老旧变压器同时采用新型的节能耗配电变压器,但是,目前在电网上运行时间超过20年的低效率配变容量约占10%以上,总容量约2.4亿kVA,由于这些配变参数老化、损耗高、缺陷多,运行可靠性差,这些变压器不仅严重威胁着电网的安全运行,而且每年因此而浪费的电能资源也是十分巨大的,故对其能耗情况进行分析研究,对于节约能源、优化环境、实现电网的经济运行具有很重大的意义。

 

随着变压器制造技术的不断改进以及新材料和新工艺的广泛应用,配电变压器的应用已经实现了从S7系列向S9系列的转变,并逐渐向损耗更低的S11系列过渡,目前我国变压器行业评价变压器的能效主要从空载损耗和短路损耗两方面着手,从表1.1中可以看出500kVA时S11系列变压器的空载和短路损耗分别为670W和5150W,而S9系列的变压器的空载和短路损耗分别为960W和6930W,此时S11系列较S9系列变压器空在损耗降低30.2%,负载损耗降低25.7%,因此,要实现降耗节能,选用节能型、低损耗配电变压器逐步替代高损耗、低效率的配电变压器是必选途径之一。

 

有标准做出关于变压器运行期限的相关规定,规定其运行年限不能超过20年,相关部门对于变压器的更换一般也是按照这个标准进行的,但是,一般情况下变压器的工作环境都为室外而且比较恶劣,这种环境使变压器的绝缘老化加速并且故障率也大大提高,在实际中有相当一部分变压器还未达到标准运行年限但是其各种参数指标已不能达到正常运行变压器的要求,而也有一小部分变压器到了规定运行年限但是其各种参数指标依旧能达到标准要求,就不需要对该部分变压器进行淘汰更换,目前,电网中即将或已经达到运行年限的老变压器还有很多,在短时间内对其全部进行更换将拥有很大的难度,所以对正在运行的变压器空载损耗和短路损耗进行在线测量,对于那些损耗偏高经济价值很低的变压器进行淘汰,对那些经济价值很低而又不能及时淘汰的变压器可以改变对它的计费方式。

 

配电变压器的制造工艺、机械强度、效率、抗短路能力、并联运行、损耗指标、系统运行的稳定性以及供电质量的好坏决定了变压器空载损耗和短路损耗数值的大小,由于变压器的全部励磁特性是由空载试验确定的,通过空载试验可以测量出变压器的空载损耗和空载电流,也可以检验变压器铁芯的设计和制造是否满足技术条件的要求和标准以及变压器磁路中发生的问题、绕组匝间短路和变压器的整体缺陷。通过短路试验可以测量变压器的负载损耗和短路阻抗,从而可以检测这两个重要的性能参数能够满足技术标准,同时也可以检测变压器绕组内是否存在缺陷问题,有研究表明,在变压器绕组发生匝间短路时,变压器的总损耗会因其短路损耗和空载损耗的增加而增加,并且损耗的增加数量会受匝间短路严重程度的影响,匝间短路越严重,短路匝数越多变压器损耗就会越大,因此,通过检测变压器的空载损耗和短路损耗等参数能够及时了解变压器的运行情况并可以提前预测相关故障的发生状况。

 

目前配电变压器空载损耗和短路损耗的一般测量方法是在离线状态下通过空载试验和短路试验来实现的,离线空载和短路实验测量变压器的空载和短路损耗存在很大的缺陷,该测量方法对于即将入网的配电变压器进行测量较为方便的,但是,对于挂网运行的变压器进行离线测量将会带来诸多困难,该方法需要把变压器停运进行测试,此举既浪费了大量的人力物力,又影响供电的连续性,这不符合经济、连续的供电要求。实现配电变压器空载和短路损耗的在线测量,对于降低变压器损耗,满足安全可靠供电、提高供配电效率、改善电气环境具有十分重要的意义。

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