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?蛰d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/UN100%
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)行最佳是指:既考慮有功電量節(jié)約,又考慮無(wú)功電量節(jié)約的綜合最佳;既考慮用戶(hù)節(jié)電又考慮電網(wǎng)損耗降低的系統(tǒng)最佳。
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?xún)膳_(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(mǎn)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(mǎn)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:
第一,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(mǎn)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。