在電力系統(tǒng)中，為了使電能傳輸范圍及數(shù)量提高，變壓器得到廣泛應(yīng)用。然而，發(fā)電、輸電、配電及用電各環(huán)節(jié)構(gòu)成的電力系統(tǒng)一般需要3～5次的變壓過(guò)程，造成電力系統(tǒng)中總的變壓器容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出發(fā)電機(jī)的總?cè)萘?，從而產(chǎn)生了嚴(yán)重的損耗。如何對(duì)變壓器運(yùn)行方式進(jìn)行選擇和控制是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，它不僅通過(guò)節(jié)約電能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　配電變壓器是配電網(wǎng)中傳輸、分配電能的重要電氣設(shè)備，由于數(shù)量大、分布面廣，在運(yùn)行過(guò)程中變壓器自身產(chǎn)生的有功功率損耗和無(wú)功功率消耗總量占電能損耗比例約30%。因此，本文結(jié)合配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原理，以及配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的幾種不同情況，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原理與實(shí)際相結(jié)合，以降低配電變壓器的電能損耗。

　　一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

　　電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其它附件等。其中鐵心和繞組是變壓器的主要部件，稱(chēng)為器身紅。

　　電力變壓器的鐵心，由磁導(dǎo)率很高的硅鋼片制成，硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，熱軋硅鋼片由于其磁性能差，因此電力變壓器的鐵心已不采用這種材料。冷軋硅鋼片又分為無(wú)取向和取向兩種，其中取向冷車(chē)軋硅鋼片有明顯的方向性，即沿著軋制方向的磁性能好，因此目前電力變壓器均采用冷軋取向硅鋼片。

　　繞組，是由截面為圓形，扁形的鋼，鋁導(dǎo)線繞制而成，繞組的主要形式有層式和餅式兩種形式，層式繞組的線匝沿其軸向依次排列，餅式繞組的線匝在幅向形成線餅后，再沿軸向排列。

　　按變壓器鐵心和繞組的配置來(lái)分類(lèi)，可分為心式和殼式兩種。心式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是繞組露出外側(cè)，而鐵心在內(nèi)側(cè)，從繞組絕緣上考慮，這種結(jié)構(gòu)適用于高電壓，殼式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在鐵心內(nèi)側(cè)安放繞組，從外側(cè)看得見(jiàn)鐵心，這種結(jié)構(gòu)適用于低電壓大電流的場(chǎng)合。

　　二、配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行建模

　　配電變壓器的技術(shù)參數(shù)表征了配電變壓器在運(yùn)行供電過(guò)程中自身?yè)p耗的特性：有功功率損耗和無(wú)功功率消耗。雙繞組配電變壓器技術(shù)參數(shù)包括：空載電流I0，空載損耗P0，短路電壓UK及短路損耗PK。

　　空載電流值I0和鐵芯材質(zhì)、磁路的幾何尺寸及鐵芯制作工藝等密切相關(guān)。

　　I0% =I0/IN

　　式中：I0―空載電流，A；In―配電變壓器次側(cè)繞組的額定電流，A。

　　空載損耗P0是在配電變壓器接入額定電壓條件下，鐵芯內(nèi)由勵(lì)磁電流引起磁通周期性變化時(shí)產(chǎn)生的損耗，也稱(chēng)鐵芯損耗。鐵耗包括基本鐵耗和附加鐵耗。

　　短路電壓UK是指在二次繞組短路時(shí)，在一次繞組施加額定頻率的電壓，當(dāng)二次繞組通過(guò)額定電流時(shí)，一次繞組所施加的電壓UK稱(chēng)為配電變壓器的短路電壓，又稱(chēng)阻抗電壓，為：UK% =UK/UN

　　式中：UN―配電變壓器一次側(cè)繞組的額定電壓，kV。

　　配電變壓器銘牌所給定的短路損耗Pk值，系指繞組溫度為75 ℃時(shí)額定負(fù)載所產(chǎn)生的功率損耗。

　　在進(jìn)行配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的分析和計(jì)算時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，有功功率損耗常近似為：

　　Q0≈S0=I0%×SN×10-2

　　無(wú)功功率消耗近似記為：

　　QK≈SK=UK% ×SN×10-2

　　綜合功率損耗包括了有功功率損耗，它更具有系統(tǒng)性的特征。綜合功率經(jīng)濟(jì)運(yùn)行更佳是指：既考慮有功電量節(jié)約，又考慮無(wú)功電量節(jié)約的綜合更佳；既考慮用戶節(jié)電又考慮電網(wǎng)損耗降低的系統(tǒng)更佳。

　　三、變壓器并列運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

　　我國(guó)有相當(dāng)數(shù)量的變電所，其變壓器采用并列運(yùn)行方式，其中尤以22OKV，110KV變電所更是如此。對(duì)于并列運(yùn)行的變壓器，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的確定，主要是指所有兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的變壓器并列運(yùn)行，在供相同負(fù)載的條件下，優(yōu)選功率損耗最小的運(yùn)行方式。

　　如變配電所變壓器總臺(tái)數(shù)為N，則存在著（2n-l）種組合運(yùn)行方式。以三臺(tái)變壓器為例，共存在七種運(yùn)行方式，即A，B，C變壓器單臺(tái)運(yùn)行，AB，CB，以兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行以及ACB三臺(tái)變壓器并列運(yùn)行"在這七種運(yùn)行方式之間，還要經(jīng)過(guò)十五次的比較判定才能確定既滿足負(fù)載的用電同時(shí)變壓器的損耗也最小的運(yùn)行方式。即單臺(tái)變壓器之間經(jīng)過(guò)三次，兩臺(tái)并列方式之間經(jīng)過(guò)三次，一臺(tái)與兩臺(tái)并列之間經(jīng)過(guò)六次，兩臺(tái)并列與三臺(tái)之間經(jīng)過(guò)三次。十五次的比較判定之后才能確定既滿足負(fù)載的用電同時(shí)變壓器的損耗也最小的運(yùn)行方式。其它臺(tái)數(shù)并列運(yùn)行以此類(lèi)推。

　　1.變壓器并列運(yùn)行的理想情況是：

　　，空載時(shí)，并列的各變壓器二次側(cè)之間沒(méi)有循環(huán)電流，即各變壓器均為空載。因?yàn)榄h(huán)流不僅會(huì)引起附加損耗，使變壓器溫度升高，效率降低，還會(huì)占用設(shè)備容量。

　　第二，負(fù)載時(shí)，各變壓器所承擔(dān)的負(fù)載電流應(yīng)和它們的額定容量成正比。容量大的應(yīng)多分擔(dān)負(fù)載，容量小的應(yīng)少分擔(dān)負(fù)載，使各臺(tái)變壓器的容量得到充分利用。即各變壓器的負(fù)載系數(shù)應(yīng)相同。

　　第三，負(fù)載時(shí)各臺(tái)變壓器負(fù)載側(cè)電流應(yīng)同相位。即總負(fù)載電流為各臺(tái)變壓器負(fù)載電流之和。

　　為了達(dá)到以上理想的并列要求，并列運(yùn)行的各變壓器必須滿足下列四種條件，（1）.繞組接線組別必須相同；（2）變比應(yīng)相等；（3）短路阻抗應(yīng)接近（變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定變壓器并列運(yùn)行時(shí)短路阻抗之差不超過(guò)10%）；（4）容量不能相差太大（對(duì)于并列運(yùn)行的變壓器，其容量比不能大于3：1）。

　　2.并列運(yùn)行變壓器的組合技術(shù)參數(shù)

　　N臺(tái)變壓器并列運(yùn)行相當(dāng)于一臺(tái)組合式變壓器運(yùn)行，其組合后的空載損耗P0N和勵(lì)磁功率Q0N分別等于各臺(tái)變壓器空載損耗和勵(lì)磁功率之和符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。