配电变压器的节能运行

第37卷Vol. 37第4期No. 4金属制品Metal Products 2011年8月

August 2011

doi ：10．3969/j．issn．1003－4226．2011．04．017

配电变压器的节能运行

袁湍洪

（贵州钢绳股份有限公司，贵州

摘

要

遵义563000）

阐述配电变压器运行中的节能措施：在新建项目中根据经济合理性，尽可能地选用低损耗高效能变压器；

使用过程中变压器达到最高效率时，负载容量一般为额定容量的65%，变压器处于最佳经济运行状态，可使变压器能耗下降10%左右。介绍型号分别为B 1（S9－1600）和B 2（S9－2000）的2台配电变压器在实际生产中运行方式的P 2（I ），以及并列运行时的损耗P （I ）分别与选择：由变压器的技术参数确定2台变压器单独运行时的损耗P 1（I ），

P 2（I ）与P （I ）交点处的电流I b ，I c 。当0＜I ≤I b 时，负载电流I 的关系，并通过方程求出P 1（I ）与P 2（I ），单独运行B 1；当I b ＜I ≤I c 时，B 1和B 2同时运行，单独运行B 2；当I ＞I c 时，变压器损耗最小。关键词

变压器；容量；损耗；负载电流；运行方式

TG 355．8

中图分类号

Energy saving operation of distribution transformer

YUAN Tuan-hong

（Guizhou Wire Rope Incorporated Company ，Zunyi 563000，China ）

Abstract

To expound energy saving measure in distribution transformer operation．According to economic feasibility in

newly built project ，low loss high efficiency transformer should be selected possibly．When transformer reaches highest effi-ciency during use ，load capacity is specified load 65%，transformer is in optimum economic operation state ，which can de-crease about 10%of transformer energy consumption．To introduce the operation method selection of two distribution trans-former type B 1（S9－1600）and B 2（S9－2000）in actual production ，transformer loss P 1（I ），P 2（I ），the relationship be-tween P （I ）and loss current I are determined by technical parameter of transformer ，P 1（I ）and P 2（I ），P 2（I ）and P （I ）intersection point current I b ，I c ．When 0＜I ≤I b ，running B 1alone ，when I b ＜I ≤I c ，running B 2alone ，when I ＞I c ，run-ning B 1and B 2at the same time ，transformer loss is lowest．Keywords

transformer ；capacity ；loss ；load current ；operation menthod

在企业供电系统中，变压器既是输送电能的设

备又是消耗电能的设备。由于使用量大、运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力。据初步估计，我国每年变压器自身损耗的电能占总发电量的5%以上

［1］

变压器的铁损仅为硅钢变压器的1/5。S11系列低

损耗变压器改变了传统的叠片式铁芯结构，空载损耗低、电流小、噪音低而且环保。

（2）使用过程中应使变压器运行安全、合理。实践证明，即使是节能变压器，使用不当也会降低变

负载容量为压器的运行效率。变压器最高效率时，

此时变压器效率最高而损耗最额定容量的65%，

小。据有关资料分析，变压器处于最佳经济运行状态时可使变压器能耗下降10%左右22．1

［1－3］

，因此，合理、高效、经济地选择

使用变压器，对节约能源具有重要意义。1

配电变压器节能措施

贵州钢绳股份有限公司（简称贵绳）配电变压

器数量较多，实际生产中为达到节能降耗的目的，采取了多种措施。

（1）在新建项目中选用低损耗高效能变压器。近年来，变压器的铁芯材料已发展到最新的节能材

——非晶态磁性材料，料—由其制造的非晶合金铁芯

。

配电变压器节能运行方式的选择

配电变压器技术参数

贵绳粗绳车间有2台配电变压器，型号分别为

B 1（S9－1600）和B 2（S9－2000），其技术参数见表1。

·60·

金表1

Table 1

属制品第37卷

配电变压器技术参数

Technical parameters of distribution transformer

型号额定容量/额定电压/kVkVA 高压低压S9－16001600S9－2000

2000

6．3

0．4

2．2生产特点

粗绳车间主要是根据用户订单组织生产，其产

品具有结构复杂、

规格粗大、技术含量高以及用途特殊等特点，设备开动率波动较大，反映到车间的用电

负载曲线也有较大波动，

从全年的负载曲线来看，负载最低时只有额定容量的45%左右，而最高时可达

95%，所以在变压器实际运行中，应根据负载情况，合理地调配变压器的运行方式，降低变压器损耗，达到节约能源的目的。2．3

变压器损耗的计算为降低变压器损耗，粗绳车间配电变压器的实际

运行方式，

是根据负载大小确定运行1台（B 1或B 2）还是2台变压器同时运行。而在同负载条件下，变压器并列运行时的损耗不仅与2台变压器的技术参数有关，同时也与变压器之间的负载分配有关。要使运行中的变压器节能，就要同时考虑变压器的空载损耗和负载损耗。变压器的损耗分为铁损和铜损：铁损是一次线圈励磁产生的空载损耗；铜损

是一、

二次线圈电阻损耗之和，又称为负载损耗。当负载电流较小时，空载损耗是变压器损耗的主要部分，此时应考虑减少空载损耗来降低变压器损耗；而当负载电流达到一定数值后，

负载损耗就变成了变压器损耗的主要部分，此时应考虑减少负载损耗来降低变压器损耗

［2］

。

变压器损耗依环境条件及负载电流的变化而变

化。对任何一台变压器，当频率、电压及波形等一定时，

其空载损耗P o 与负载电流I 的大小无关，而负载损耗P f 与负载电流I 的平方成正比，即

P P d 23U 2n P d 2

f =I 2I =I ，

（1）

n S 2n

式（1）中：S n —

——配电变压器的额定容量，kVA ；U n ———二次额定电压，kV ；

I n ———二次额定电流，kA ；

P d ———额定电流时的短路损耗（即铜损

耗），

kW 。以B 1（S9－1600）变压器为例，将变压器的参数代

入式（1）中，可计算出变压器的负载损耗P f ，单位kW 。

额定电流/

损耗/kW

短路阻kA 空载短路抗/%2．3092．4214．554．502．886

2．24

18．18

5．54

P 3×4002×14．552

f =600I =2．73I 212

。变压器损耗P （I ）（单位kW ）为

P （I ）=P 0+P f =2．42+2．73I 2。设变压器B 1的空载损耗、短路损耗、二次额定电流、阻抗电压分别为P 01，P d1，I n1，U k1；变压器B 2的为P 02，

P d2，I n2，U k2。当负载电流为I 时，单台投入运行变压器B 1或B 2，其变压器损耗P 1（I ），

P 2（I ）分别为P 1（I ）=2．42+2．73I 2，P 2（I ）=2．24+2．18I 2。

当变压器并列运行时，变压器损耗按下式计算，

P （I ）=P β2

P d1+P d22

01+P 02+（βI I I ，（2）

n1+n2）2

式（2）中：β=

U k2

U 。k1

将B 1和B 2参数代入式（2）中，则

β=

5．54

4．50

=1．23，P （I ）=2．42+2．24+1．232×14．55+18．182

（1．23×2．309+2．886）2

I

=4．66+1．1I 2。2．4

变压器运行方式的选择

根据B 1及B 2的标准参数绘制变压器损耗与负载电流的关系曲线，如图1所示，它反映了P 1（I ）、P 2（I ）及P （I ）与I 的关系，从中可分析出变压器损

耗最小时与负载电流的关系。图1中由AB 段、BC 段、

CD 段组成的曲线即为变压器损耗最小时的运行曲线。当0＜I ≤I b 时，P 1（I ）≤P 2（I ）＜P （I ），在此情况下，应单独运行B 1；当I b ＜I ≤I c 时，P 2（I ）＜P 1（I ）及P 2（I ）≤P （I ），故此时应单独运行B 2；当I ＞I c 时，P （I ）＜P 2（I ）＜P 1（I ），此时2台变压器B 1和B 2同

时运行，变压器损耗最小。

I b ，I c 可以通过式（3）、式（4）求得

P 1（I b ）=P 2（I b ），（3）P 2（I c ）=P （I c ），

（4）

即

第4期袁湍洪，等：

配电变压器的节能运行

·61·

3结语

改变变压器运行方式的时间选择，应根据负载

电流偏离最低变损曲线拐点时的变化趋势来决定。若负载电流在拐点附近摆动，可不必改变原来的运

可根据情况行方式；若负载电流偏离拐点越来越远，改变运行方式。

为提高变压器的运行效率，达到节能降耗的目的，可根据负载电流的大小决定投入变压器的台数

和运行方式，也可根据各变压器的参数，综合确定切

图1Fig．1

变压器损耗与负载电流的关系loss and load current

换运行方式的电流大小，并合理选择改变变压器运行方式的时间。

参考文献

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［2］胡景生．变压器经济运行［M ］．北京：中国电力出版

1999．社，

［3］实用机电节能技术手册编辑委员会．实用机电节能技

M ］．北京：机械工业出版社，1997．术手册［

［4］陈叔涛，．北京：陈涑均．电力变压器的并联运行［M ］

1984．机械工业出版社，

［5］刘维仲，黄纯华，刘宝琨．中小型变电站电气设备的原

M ］．北京：科学出版社，1991．理与运行［

（收稿日期：2011－05－03）

The relationship between transformer

I b =

I c =

0102

=

P d1P d2

－2I 2I n 2n1

=0．572kA ，

14．5518．18

－

2．30922．8862

=

01

P d2β2P d1+P d2

－I 2（βI n2+I n2）2n2

P 1（I ）与P 2（I ）无交点，若P 01＞P 02，且恒有

P 1（I ）＞P 2（I ），此时I c 计算与以上相同。同时可知，2台变压器B 1和B 2并列运行变压器损耗当I ＞I c 时，

［4－5］

。最小；当I ≤I c 时，单独运行B 2变压器损耗最小

=1．497kA 。

18．181．232×14．55+18．18

－

2．8862（1．23×2．309+2．886）2

作者简介

袁湍洪1968年生，贵州钢绳股份有限公司电气工程师。

櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄（上接第58页）=2．683kW 。依此类推，计算出

P 2=2．949kW ，P 3=3．028kW ，P 4=3．108kW ，P 5=3．188kW ，P 6=3．265kW ，P 7=3．344kW ，P 8=3．420kW ，P 9=3．497kW ，P 10=3．572kW ，P 11=3．646kW ，P 12=3．720kW ，P 13=3．790kW ，P 14=3．860kW ，P 15=3．926kW ，P 16=3．992kW 。

各道次电机所消耗功率总和：

∑P =P 1+…+P 16=2．683kW +…+3．992kW =54．988kW 。

上述计算结果，未考虑电机过载及过热的影响。由于水箱拉丝机所拉拔的钢丝规格小，相应的原料致使拉丝机频繁停车上线、下线和及成品的盘重小，接线，造成电机频繁启动、制动，从而引起电机发热，这一点与大规格干式拉丝机有着明显的差别，因此所选电机功率应按电机容量标准选取适当大于计算的电机容量，根据实际情况选择16/360拉丝机电机实际功率为75kW 。

陈

1992：25．报网，

［2］殷祥华．拉拔路线的计算法［J ］，1978（3）：23－24．金属制品，［3］张红田．中低碳钢丝拉拔断裂影响因素分析及研究

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1987（3）：10．冶金设备，

［5］杨立东，J ］．金属顾全忠．直进式拉丝机功率的计算［

2008（3）：32－33．制品，

（收稿日期：2011－05－03）

作者简介

敏1975年生，宁夏恒力钢丝绳股份有限公司销售部

工程师。

4结语

通过上述计算方法选取的16/360拉丝机电机

功率，使用证明不仅经济合理、安全可靠，而且降低了能耗和维修费用。

参考文献

［1］李志深．钢丝生产工艺［M ］．郑州：冶金部金属制品情