變壓器運行的經(jīng)濟性,是合理選擇變壓器容量時要考慮的重要因素之一。分析表明,當變壓器的負載損耗Pk等于空載損耗Po時,變壓器的功率損耗小,運行效率高。對于1000kVA以下的變壓器,制造廠設(shè)計時一般按負載系數(shù)在40%~60%范圍內(nèi)處于經(jīng)濟運行區(qū),即半載狀態(tài)時運行經(jīng)濟,處于額定容量的30%以下的輕載或空載狀態(tài)時經(jīng)濟性極差。而根據(jù)農(nóng)用配電變壓器的突出特點,負載率比較低,所以在條件許可的情況下,可采用調(diào)容量變壓器,盡可能使變壓器處在經(jīng)濟運行區(qū),是降低變壓器損耗的一種方法。
2 選用節(jié)能型變壓器
根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委電力[2002]112號文通知,S11型卷鐵心變壓器具有繞制工藝簡單、重量輕、體積小、空載損耗比S9降低25%~30%、維護方便、運行費用節(jié)省,節(jié)能效果明顯等優(yōu)點,比較適合我國農(nóng)村電網(wǎng)的負荷特性和技術(shù)要求,農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)和改造工程中應(yīng)積極推廣使用這一產(chǎn)品。S9系列10kV的電力變壓器是我國目前生產(chǎn)的低損耗產(chǎn)品,其損耗值與S7系列對比,空載損耗可降低10%,負載損耗可降低10%,節(jié)能效果較為顯著,是目前農(nóng)網(wǎng)改造的通用產(chǎn)品。而非晶合金鐵心變壓器是當前損耗少的節(jié)能變壓器,空載損耗可比同容量的S9變壓器平均下降75%,比S7變壓器降低78%,但價格高于S9系列變壓器,但兩種變壓器的價差,可在5~7年內(nèi)由所降低損耗少付的電費來抵償,所以有條件的地方應(yīng)優(yōu)先考慮。
3 適當控制電網(wǎng)運行電壓,減少配電變壓器空載損耗
配電變壓器總損耗為:
由上式可以看出,配電變壓器固定損耗與配電網(wǎng)運行電壓的平方成正比。由于配電變壓器鐵損(空載損耗)占總損失的80%,因而在保證末端用戶的電壓偏移在允許范圍內(nèi),在農(nóng)用電低峰要適當降低農(nóng)網(wǎng)運行電壓,在農(nóng)用高峰期要適當提高農(nóng)網(wǎng)運行電壓。
4 及時調(diào)整變壓器三相平衡度
根據(jù)規(guī)程規(guī)定,一般要求配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于10%,干線及分支線首端的不平衡度不大于20%,中性線的電流不超過額定電流的25%,這是因為在配電系統(tǒng)中,有的相電流較小,有的相電流接近甚至超過額定電流,這種情況下,不僅影響變壓器的*經(jīng)濟運行,影響供電質(zhì)量,而且會成倍增加線損。若一條公用配電線路等值電阻為R,通過大電流為IA=IB=IC=I,則在三相電流平衡時的有功功率損失ΔP=3I2R。在三相電流不平衡時,有負序和零序電流分量,以平衡時的正序電流即I=IA=I1為標準,這時的有功功率損失為:
ε2=I2/I1,ε0=I0/I1,負序和零序電流的不平衡系數(shù)。從式中可見,三相電流不平衡程度越大,有功功率損失也越多,所以必須定期地進行三相負荷測定和調(diào)整工作,使變壓器三相電流力求平衡,盡可能降低線損。
5 應(yīng)用配電變壓器空載自動斷路器
應(yīng)用配電變壓器空載自動斷路器,對長期處于空載的農(nóng)用配電變壓器及時停止運行,降低線損也比較明顯,例如一臺10kV,50kVA的配電變壓器的空載損耗為170W,停運一個月可降低的電量損耗為122.4kW·h。
6 結(jié)論
綜上所述,根據(jù)農(nóng)用配電變壓器的運行特點,通過擇優(yōu)變壓器經(jīng)濟運行方式;選用節(jié)能型變壓器;推廣應(yīng)用單相柱上變壓器;適當控制運行電壓等節(jié)能技術(shù),可以較大幅度降低農(nóng)網(wǎng)的電能損耗。
A、電壓比:
變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1和N2,N1為初級,N2為次級、在初級線圈上加一交流電壓,在次級線圈兩端就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、當N2>N1時,其感應(yīng)電動勢要比初級所加的電壓還要高,這種變壓器稱為升壓變壓器:當N2
式中n稱為電壓比(圈數(shù)比)、當n<1時,則n1>N2,V1>V2,該變壓器為降壓變壓器、反之則為升壓變壓器、
B、變壓器的效率:
在額定功率時,變壓器的輸出功率和輸入功率的比值,叫做變壓器的效率,即
η=x100%
式中η為變壓器的效率;P1為輸入功率,P2為輸出功率、
當變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時,效率η等于100%,變壓器將不產(chǎn)生任何損耗、但實際上這種變壓器是沒有的、變壓器傳輸電能時總要產(chǎn)生損耗,這種損耗主要有銅損和鐵損、
銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗、當電流通過線圈電阻發(fā)熱時,一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗、由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成,因此稱為銅損、
變壓器的鐵損包括兩個方面、一是磁滯損耗,當交流電流通過變壓器時,通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化,使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦,放出熱能,從而損耗了一部分電能,這便是磁滯損耗、另一是渦流損耗,當變壓器工作時、鐵芯中有磁力線穿過,在與磁力線垂直的平面上就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流,且成旋渦狀,故稱為渦流、渦流的存在使鐵芯發(fā)熱,消耗能量,這種損耗稱為渦流損耗、
變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關(guān)系,通常功率越大,損耗與輸出功率就越小,效率也就越高、反之,功率越小,效率也就越低、
怎樣判別電源變壓器參數(shù)
電源變壓器標稱功率、電壓、電流等參數(shù)的標記,日久會脫落或消失。有的市售變壓器根本不標注任何參數(shù)。這給使用帶來極大不便。下面介紹無標記電源變壓器參數(shù)的判別方法。此方法對選購電源變壓器也有參考價值。
一、識別電源變壓器
1、從外形識別常用電源變壓器的鐵芯有E形和C形兩種。E形鐵芯變壓器呈殼式結(jié)構(gòu)(鐵芯包裹線圈),采用D41、D42優(yōu)質(zhì)硅鋼片作鐵芯,應(yīng)用廣泛。C形鐵芯變壓器用冷軋硅鋼帶作鐵芯,磁漏小,體積小,呈芯式結(jié)構(gòu)(線圈包裹鐵芯)。
2、從繞組引出端子數(shù)識別電源變壓器常見的有兩個繞組,即一個初級和一個次級繞組,因此有四個引出端。有的電源變壓器為防止交流聲及其他干擾,初、次級繞組間往往加一屏蔽層,其屏蔽層是接地端。因此,電源變壓器接線端子至少是4個。
3、從硅鋼片的疊片方式識別E形電源變壓器的硅鋼片是交*插入的,E片和I片間不留空氣隙,整個鐵芯嚴絲合縫。音頻輸入、輸出變壓器的E片和I片之間留有一定的空氣隙,這是區(qū)別電源和音頻變壓器的較為直觀方法。至于C形變壓器,一般都是電源變壓器。
二、功率的估算
電源變壓器傳輸功率的大小,取決于鐵芯的材料和橫截面積。所謂橫截面積,不論是E形殼式結(jié)構(gòu),或是E形芯式結(jié)構(gòu)(包括C形結(jié)構(gòu)),均是指繞組所包裹的那段芯柱的橫斷面(矩形)面積。在測得鐵芯截面積S之后,即可按P=S2/1、5估算出變壓器的功率P。式中S的單位是cm2。
例如:測得某電源變壓器的鐵芯截面積S=7cm2,估算其功率,得P=S2/1、5=72/1、5=33W剔除各種誤差外,實際標稱功率是30W。
三、各繞組電壓的測量
要使一個沒有標記的電源變壓器利用起來,找出初級的繞組,并區(qū)分次級繞組的輸出電壓是最基本的任務(wù)?,F(xiàn)以一實例說明判斷方法。
例:已知一電源變壓器,共10個接線端子。試判斷各繞組電壓。
第一步:分清繞組的組數(shù),畫出。
用R×1擋測量,凡相通的端子即為一個繞組。現(xiàn)測得:兩兩相通的有3組,三個相通的有1組,還有一個端子與其他任何端子都不通。照上述測量結(jié)果,畫出電路圖,并編號。
從測量可知,該變壓器有4個繞組,其中標號⑤、⑥、⑦的是一帶抽頭的繞組,⑩號端子與任一繞組均不相通,是屏蔽層引出端子。
第二步:確定初級繞組。
對于降壓式電源變壓器,初級繞組的線徑較細,匝數(shù)也比次級繞組多。因此,像圖4這樣的降壓變壓器,其電阻最大的是初級繞組。
第三步:確定所有次級繞組的電壓。
在初級繞組上通過調(diào)壓器接入交流電,緩緩升壓直至220V。依次測量各繞組的空載電壓,標注在各輸出端。如果變壓器在空載狀態(tài)下較長時間不發(fā)熱,說明變壓器性能基本完好,也進一步驗證了判定的初級繞組是正確的。
四、各次級繞組最大電流的確定
變壓器次級繞組輸出電流取決于該繞組漆包線的直徑D。漆包線的直徑可從引線端子處直接測得。測出直徑后,依據(jù)公式I=2D2,可求出該繞組的最大輸出電流。式中D的單位是mm。
通過測試變壓器的絕緣電阻,可大致了解絕緣老化程度。絕緣電阻的測量,包括測量一次、二次繞組對地的絕緣電阻和一次與二次繞組之間的絕緣電阻。測試方法如下:
(1)測量額定電壓為1kV以上的繞組用2500V,1kV以下者用1000V或2500V兆歐表。
(2)測量前,先將變壓器套管清潔干凈,以免引起泄漏電流,影響測量結(jié)果的準確性。(3)測量時非被測繞組應(yīng)接地。先將變壓器的外殼和高壓繞組接地,測量低壓繞組;再將變壓器的外殼和低壓繞組接地,測量高壓繞組。
(4)測量時如用手搖式兆歐表,應(yīng)以120r/min速度轉(zhuǎn)動手柄,使指針逐漸上升,直至指針指示穩(wěn)定后再記錄讀數(shù)。
(5)絕緣電阻應(yīng)以變壓器繞組浸于油中時所得的數(shù)值為準(指油浸式變壓器),變壓器注油后應(yīng)靜放5—6h再進行測量。把測量結(jié)果與投入運行前的數(shù)值作比較,如果下降顯著(低于70%),則應(yīng)進行試驗,做出全面分析。
(6)注意事項。
?、贉y量應(yīng)在良好天氣條件下進行,且被測變壓器及環(huán)境溫度不宜低于5。據(jù)水電部科學(xué)研究院統(tǒng)計,環(huán)境溫度低于5時測量結(jié)果往往不準確。
?、跍y量時,環(huán)境濕度不宜大于75%,因為濕度對表面泄漏電流的影響較大,使絕緣電阻降低。
③每測完一次絕緣電阻后,要將電荷放盡(用導(dǎo)線短接接線端子);否則,第二次測量時,會有絕緣電阻增大的假象。