【正文】 磁的情況下可以向系統(tǒng)輸出無功功率，這不僅減少了電動(dòng)機(jī)對電力系統(tǒng)的無功需求，而且也彌補(bǔ)了附近感性設(shè)備所需要的無功功率，實(shí)現(xiàn)了無功功率的就地平衡。 實(shí)現(xiàn) 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 變壓器在電力系統(tǒng)中的作用不言而喻，在運(yùn)行中其鐵心要產(chǎn)生磁滯損耗和渦流 損耗，簡稱鐵心損耗或空載損耗，其繞組電阻上要產(chǎn)生銅損或稱負(fù)載損耗，他們在整個(gè)電網(wǎng)的有功損耗中占有很大的比例；同時(shí)，變壓器上的無功損耗是電力系統(tǒng)中繼異步電動(dòng)機(jī)之后另一個(gè)較大的無功功率消耗者。所以，降低電網(wǎng)的電能損耗，必然要設(shè)法降低變壓器的電能損耗，使電力變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。 依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊》，變壓器容量要根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇，對平穩(wěn)負(fù)荷供電的單臺變壓器，負(fù)荷率一般取 85%左右，按此設(shè)計(jì)只是考慮到變壓器的利用率，但卻不一定能做到減少損耗，有可能會(huì)加劇損耗。所以搞好變電站中主變的經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作，努力使 其工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。 1．單臺主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 [11] 前面已提到變壓器的有功功率損耗 P? 和有功功率損耗率 P? %，計(jì)算公式為： 2200KK NSP P P P P S???? ? ? ? ? ???? %P? 2020c o s KNKPPS P P?? ? ??? ?? 通過求導(dǎo)，不難得到 當(dāng)負(fù)載損耗（可變損耗）和空載損耗（不變損耗）相等時(shí)，即 2kP? =0P變壓器的損耗最小，效率最高。此時(shí) ? = 0KPP = J? 稱為有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)或最佳系數(shù)， 此時(shí)： 21 %P? = 002 100%c o s 2JNPSP?? ?? （ 35） 現(xiàn)行的 9S 系列的變壓器 J? = 0KPP 一般在 之間，所以變壓器所帶負(fù)荷為額定容量的 50%60%時(shí)最為經(jīng)濟(jì)，根據(jù)NSS = J? = 0KPP ，可得出變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷，或稱為 最佳效益負(fù)荷： S = NS 0KPP （ 36） 顯然，按最佳效益負(fù)荷考慮就達(dá)不到 《電力工程設(shè)計(jì)手冊》中規(guī)定的 85%的利用率。 2．兩臺主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 [8] 電力變壓器的 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，在裝有兩臺主變壓器的變電站中，其正常運(yùn)行方式有兩種：一臺變壓器運(yùn)行，另一臺變壓器停用；兩臺變壓器并列運(yùn)行。 （ 1）兩臺變壓器容量相等時(shí) 假定兩臺主變壓器的變比、接線組別、短路電壓有功、無功分量的百分比完全相同，且損耗參數(shù)分別為 01P 、 1KP 、 02P 、 2KP 。兩臺主變獨(dú)立運(yùn)行的最佳效益負(fù)荷 S 分別為： 011 1N KPSSP? （ 37） 022 2N KPSSP? （ 38） ① 從兩臺中選擇一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí) 當(dāng) 01P 02P 、 1KP 2KP 時(shí)， 1 號主變壓器在任何時(shí)候損耗都小于 2 號主變壓器，所以單臺運(yùn)行時(shí)盡可能選用 1 號主變壓器運(yùn)行。 當(dāng) 01P 02P 、 1KP 2KP 時(shí)，由 21 0 1 1K NSP P P S??? ? ? ???? 21 0 2 2K NSP P P S??? ? ? ???? 可見，兩主變壓器的損耗隨所帶負(fù)荷的不同而不同。結(jié)合兩變壓器的負(fù)載系數(shù) — 損耗變化曲線圖如圖 32 所示，必然存在一個(gè) KS ，當(dāng) S = KS 時(shí)，兩主變的有功損耗相同。 22 01P02PKS12PP? ? ?SP?1()P f S??2()P f S?? 圖 32 變壓器的負(fù)載系數(shù) 損耗變化圖 其中 KS 稱為臨界經(jīng)濟(jì)負(fù)荷， 令 12PP? ?? ,可解出： KS = 02 0112N KKPPS PP?? （ 39） 不難分析出：當(dāng) S KS 時(shí)， 1 號變壓器的有功損耗小，應(yīng)選擇 1 號主變壓器運(yùn)行；當(dāng) S KS時(shí)， 2 號變壓器的有功損耗小，應(yīng)選擇 2 號主變壓器運(yùn)行。 ②兩變壓器并列運(yùn)行時(shí) 當(dāng)一臺變壓器運(yùn)行時(shí)所帶負(fù)荷大于其最佳效益負(fù)荷，即 S 1S 或 S 2S 時(shí)，隨著 S 的繼續(xù)增大，損耗也會(huì)增大，需要由單臺主變運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳_主變并列運(yùn)行，這樣必然存在一個(gè) 臨界并列負(fù)荷 BS ，來決定是否采取兩臺變壓器并列運(yùn)行的方案。 BS 可由方程： 1 12PP? ??解出，其中 12P? 為并列運(yùn)行時(shí)兩變壓器的總損耗，其表達(dá)式為： 12P? = 220 1 0 2 1 222KKNNSSP P P P? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (310) 所以方程 1 12PP? ?? 就變?yōu)椋? 201 1K NSPP S??? ????= 220 1 0 2 1 222KKNNSSP P P P? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (311) 解得： 臨界 并列負(fù)荷 : BS = 02122 3NKKPS PP? (312) 不難分析得出，當(dāng)總負(fù)荷 S BS 時(shí)，兩變壓器并列運(yùn)行經(jīng)濟(jì)；當(dāng)總負(fù)荷 S BS 時(shí) ,用 1號變壓器單獨(dú)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。 23 同單臺變壓器運(yùn)行一樣，兩臺并列運(yùn)行的變壓器也有一個(gè) 最佳效益負(fù)荷 S ,即此負(fù)荷下變壓器的損耗最小，效率最高，根據(jù)此時(shí)兩變壓器的總空載損耗 =總負(fù)荷損耗，即： 220 1 0 2 1 222KKNNSSP P P P? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (313) 解得：最佳效益負(fù)荷： S = 01 02122 NKKPPS PP?? （ 314） 特別得當(dāng) 01P = 02P 、 1KP = 2KP 時(shí)，以上兩式簡化為： 臨 界 并 列 負(fù) 荷 ， 一 般 地 n 和 n 1 臺 變 壓 器 的 臨 界 并 列 負(fù) 荷 為 ： 最 佳 效 益 負(fù) 荷02BNKPSSP? 02 NKPP? 0( 1 )BNKn n PSSP??（ 315） （ 2）兩臺變壓器容量不相等時(shí) ① 從兩 臺中選擇一臺單獨(dú)運(yùn)行時(shí) 當(dāng) 12NNSS? 、 01P 02P 、 1KP 2KP 時(shí)，根據(jù) 12PP? ?? ，即： 201 1 1K NSPP S??? ????= 202 2 2K NSPP S??? ???? （ 316） 可解得兩容量不相等的變壓器的 臨界經(jīng)濟(jì)負(fù)荷： KS = 0 2 0 121 21 2 2N KKPPKS P K P? ? （ 317） 其中 22 1NNSK S?。 ②兩變壓器并列運(yùn)行時(shí) 隨著總負(fù)荷 S 的變化，變壓器的損耗也會(huì) 相應(yīng)變化，當(dāng)負(fù)荷 S 達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，即 臨界并列負(fù)荷 BS 時(shí)，需要由一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行切換至兩臺并列運(yùn)行，按照與變壓器容量相同時(shí)的方法，這里令 1 12PP? ?? ，即： 201 1 1K NSPP S??? ????= 220 1 0 2 1 21 2 1 2KKN N N NSSP P P PS S S S? ? ? ?? ? ?? ? ? ???? ? ? ? (318) 解出當(dāng)兩變壓器容量不等時(shí)的臨界并列負(fù)荷： BS = 1 021 22 111222121NNN NNKKSPSS SSPP?????? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? 24 = ? ? ? ? 0211 21 1 2 11 21N KKPSK K P P K? ?? （ 319） 其中 11 2NNSK S?。 由上述分析計(jì)算可見，在選用變壓器時(shí)，要改變單純根據(jù)變壓器容量的利用率來選取變壓器容量或所帶負(fù)荷容量的做法，應(yīng)通過分析計(jì)算，按變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件來考慮變壓器容量或所帶負(fù)荷。 調(diào) 整 電網(wǎng)運(yùn)行電壓和電力線路的運(yùn)行方式 電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓對電網(wǎng)中各元件的損耗有著重要的影響，線路和變壓器等的可變損耗與運(yùn)行電壓的平方成反；而電網(wǎng)中的不變損耗與電壓的平方成正比。同時(shí)輸電線路上的電能損耗與其電阻成正比，改變線路上的等效電阻也是行之有效的降損方法。 （ 1）為電力網(wǎng)選擇合適的運(yùn)行電壓 雖然變壓器 及帶有鐵心線圈設(shè)備 的不變損耗與電壓平方成正比，但線路和變壓器繞組中的可變損耗與電壓的平方成反比，因?yàn)殡娏ψ儔浩魇请娋W(wǎng)的重要組成部分，它的損耗占電網(wǎng)總損耗很大的部分。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的變化對母 線電壓適時(shí)調(diào)整，使負(fù)載載損耗和空載損耗的差距適當(dāng)變小或盡量相等，從而使電網(wǎng)運(yùn)行在更經(jīng)濟(jì)的情況下，降低電網(wǎng)的電能損耗。 以線路上的可變電能損耗 為例，由式（ 212）可知，提高電壓 U 可以降低損耗。但如果負(fù)荷很小，即電網(wǎng)的空載損耗可能大于負(fù)載損耗時(shí)，提高電網(wǎng)電壓會(huì)使損耗增加，因?yàn)榇罅康淖儔浩骱蛶в需F心的線圈的鐵心損耗與電壓平方成正比，致使損耗大大增加，所以要根據(jù)實(shí)際情況分析后再采取措施。 一般在 35kV及以上供電 網(wǎng)絡(luò) 中，提高運(yùn)行電壓 1%，可降損 %左右。 電網(wǎng)升壓后，可降低電網(wǎng)的電能損耗如表 31 所示： 原 電 壓 等 級 （ K V ）1 02 03 0升 壓 后 的 電 壓 等 級 （ K V ）2 03 51 1 0降 低 線 損 率 （ % ）7 59 29 0表 3 1 電 網(wǎng) 升 壓 后 的 電 能 損 耗 提高電網(wǎng)運(yùn)行電壓的措施有 [5]： ① 提高發(fā)電機(jī)的端電壓 調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓來控制發(fā)電廠母線電壓，這種方法主要是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的直流勵(lì)磁電流，相關(guān)理論參考電機(jī)學(xué) [3]。 ②調(diào)節(jié)變壓器高壓側(cè)的分接頭 一般容量在 6300KV A 以下的變壓器，有三個(gè)分接頭，分別為 NU 、 NU （ 1 5%? ），可調(diào)電壓范圍為 5%? 。 ③ 進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的電壓水平 這一方法在前面講提高功率因數(shù)以降低損耗時(shí)已經(jīng)提到。圖 33 所示的電力線路中，設(shè)由節(jié)點(diǎn) 1 傳送至節(jié)點(diǎn) 2 的功率為 P jQ? ,一般首末端的電壓相位差很小，所以常常忽略電壓降落的橫分量，而只考慮總分量 U? ,不難得到： 25 U? =2PR QXU? （ 320） R jX?1? 2U?P jQ?1 2 圖 33 線路上的無功功率傳輸 由12 2PR QXUU U???,高壓線路 XR?? ,只計(jì) X ,可以得出傳輸至 2端的無功功率： Q = ? ?212U UUX ?。 （ 321） 所以，在線路上傳輸無功功率 Q ，會(huì)引起線路上的電壓降落，使末端電壓偏低。這樣，負(fù)荷端的無功不足時(shí)（說明需要傳輸更多的無功功率給負(fù)荷），其端電壓會(huì) 降低；無功過剩時(shí)（負(fù)荷需要的無功功率較少），其端電壓會(huì)上升。所以負(fù)荷所需要的無功功率要就地補(bǔ)償，以減少線路上傳輸?shù)臒o功功率，從而保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。 （ 2）電力線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 [7] 在同一點(diǎn)電源點(diǎn)至同一受電點(diǎn)電流不變的情況下，減小電源點(diǎn)至受電點(diǎn)之間的線路等效電阻將大大減小線損。通常有兩種減小等效電阻的方法，一是增加并列線路，采用雙回供電；另一種是增大導(dǎo)線截面。 ①采用雙回供電 假