大港油田110kV变电站经济运行分析

刘津权 张万莉

摘要：分析了中石油大港油田110kV变电站主变的运行方式，制定出主变运行负荷与损耗之间的曲线，以实现变电所主变的经济运行。

关键词： 变压器损耗、负荷曲线经、济运行

中图分类号：TM4 文献标识码： A 文章编号：

引言：经济运行是指能使电力系统的有功损耗最小，经济效益最佳的 一种运行方式。随着国民经济的迅速发展，电网的经济运行日益受到重视 降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。供电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行运行的经济性，可给供电公司带来更高的效益。而变压器在整个电网的网损中占很重要的一部分，特别是在配电网中，变压器的损耗占整个线损的50%以上，通过对变压器的运行方式合理运用可有效降低损耗，提高整个系统运行的经济性。

变电所主变的经济运行是指一个变电所有两台或两台以上的变压器并列运行时，在供电负荷一定，运行安全，可靠的前提下，通过经济运行分析确定变压器的经济运行方式，当然也可以在变压器运行方式确定的基础上实行负荷调整，使变压器运行更经济，最大限度降低变压器的损耗，从而提高变压器的负荷率和功率因数既提高了供电能力又节约了电能，达到变电所变压器经济运行目的。

大港油田电网共有九个110k V变电所：港东110kV变，压气站110kV变，港炼110kV变，新世纪110kV变，埕海110kV变、王徐庄110kV变，枣园110kV变，王官屯110kV变、热电110kV变。九个变电所皆为两台主变压器，皆为同型号同规格的变压器，运行方式属同种类型，为简洁阐述本文以港炼变为例，对主变进行经济运行分析以探讨油田各变电所主变的经济运行方式，方法。

一、变压器经济运行原理

1．1 一台变压器运行的经济负荷计算

变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而无功损耗对电力系统来说，通过kq(为了计算无功损耗在电力系统中引起的有功损耗的增加，特引入一个换算系数，即无功功率经济当量。无功功率经济当量是表示电力系统中每减少1kvar的无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率kw数，符号为kq)换算后等效为有功损耗。因此变压器有功损耗加上变压器无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器有功损耗换算值。

一台变压器在负荷为s时的有功损耗换算值为：

P≈△P0+kq△Q0+(△Pk+ kq△QN)(S/SN)2

ΔP—变压器损耗

ΔP0—变压器空载损耗

△Q0—变压器空载时的无功损耗

△Pk—变压器短路损耗

△QN——变压器满载时的无功损耗

SN—变压器额定容量

△Q0—近似的与变压器空载电流I0成正比，即

△Q0=I%/×SN

△QN近似的与变压器短路电压Uk成正比，即

△QN=Uk%/100×SN

要使变压器在经济负荷sec下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗，换算值△P/S，为最小值的条件。因此令d(△P/S)/ds=0可得变压器的经济负荷为：

Sec=SN

变压器经济负荷与变压器容量之比，称为变压器的经济符合率或经济负荷系数，用Kec表示，即

Kec= SN .

一般电力变压器的经济负荷率为50%左右。

1．2 两台变压器经济运行的临界负荷计算

变电所两台变压器同规格，同型号的变压器，每台额定容量为SN,变电所总负荷为S。

一台变压器单独运行时担负总负荷S，因此求得其有功损耗换算值为

ΔP1≈△P0+kq△Q0+(△Pk+ kq△QN)(S/SN)2

两台变压器并列运行时，每台承担S/2,因此可求得两台变压器的有功损耗换算值为

ΔP2≈2（△P0+kq△Q0）+2（△Pk+ kq△QN)(S/SN)2

将上两式ΔP与S的函数绘成两条曲线，如图1，这两条曲线相交于Scr点，就是两台变压器经济运行的临界负荷即用Scr表示。

图1两台变压器经济运行的临界负荷

图中Scr为两台变压器经济运行的临界负荷。

当S＜Scr时，则因ΔP`I＜ΔP`Ⅱ，宜于一台运行；

当S＞Scr时，则因ΔP`Ⅰ＞ΔP`Ⅱ，宜于两台运行；

当S=Scr时，则因ΔPⅠ=ΔPⅡ，由此可得两台变压器经济运行的临界负荷为

Scr=

1．3 油田变电所主变压器经济运行分析原理

在分析经济运行原理时首先引入三绕组变压器的损耗计算公式如下：

ΔP=ΔP。+S2(ΔPK1/SN2+ kq 22ΔPK2 /SN2+ kq 32ΔPK3/ SN2)

其中：ΔP—变压器损耗

ΔP0—变压器空载损耗

S—变压器负荷

SN—变压器额定容量

ΔPK1—变压器高压侧负载损耗

ΔPK2—变压器中压侧负载损耗

ΔPK3—变压器低压侧负载损耗

kq 2—中压侧负荷分配系数

kq 3低压侧负荷分配系数

设D=ΔPK1/SN2+ kq 22ΔPK2 /SN2+ kq 32ΔPK3/ SN2。对变压器的技术参数的计算得倒D为一个常数，则三绕组变压器损耗与负荷存在下面的函数关系：

ΔP=ΔP0+DS2

通过对主变不同经济运行方式下的损耗和负荷关系的比较分析变压器即可以得到在不同负荷情况下的变压器经济运行方式。

二、110kV变电站变经济运行理论分析

大港油田的九个110kV变电站：港东变电站、压气站变电站、，港炼变电站，王官屯变电站，枣园变电站，，王徐庄变电站，埕海变电站,新世纪变电站，变电站。变电站主变额定容量分别为：2×31500kVA、2×10000kVA，2×31500KVA，2×31500kVA，2×12500KVA ,2×20000kVA，2x20000KVA,2x25000KVA,2x75000KVA。

由于大港油田的变电所运行方式一样其中港东变电站，王官屯变电站与港炼变电站接为同型号，同容量的主变压器，为行文简练在本文中只列举港炼110KV变电所作为研究对象，在通过计算得出港炼座变电站的经济运行数据后就可以此作为其它变电站的依据参考进而提高其它变电站的经济运行。下面列出港炼变电站主变的具体技术参数如表1所示。

表1

概括上述计算原理可以计算出各种主变运行方式下的负荷与损耗之间关系。当主变并列运行时，其负荷分配与阻抗电压成反比，因此也可以计算出主变并列运行时的负荷与损耗之间的关系，如表2所示（计算过程从略）。

表2

图2港炼变电所主变经济运行图

通过主变运行方式负荷、损耗函数公式我们可以计算出港炼变电所的经济负荷点。如表3所示。

表3.港炼110KV变电站1，2号主变的运行

方式为并列运行时变电站经济负荷点表

与1号主变运行时的经济负荷点 与2号主变运行时的经济负荷点

18．18 16．8

三、理论分析在实际运行中的应用

结合曲线图和经济负荷点，我们可以知道在不同的负荷区域，采用不同的主变运行方式，损耗是不同的。主变压器经济运行的理论分析可以指导我们在运行中灵活调整主变运行方式，使主变在最经济运行方式下运行。因此，根据电网实际运行情况，得到变电所不同的负荷区域下对应的主变最经济运行方式，如表4所示。

表4.

我们可以根据表4，在负荷变动时调整主变运行方式，在负荷一定时使主变始终运行在最经济运行方式，从而实现油田变电站主变的经济运行。

四、效益分析

经过统计，目前港炼变电所经常性负荷为19MVA负荷，其中我们可以根据分析结论方便地计算出主变在最经济运行情况下的变压器损耗，并将其与主变在非经济运行情况下的变压器损耗相对照，分别如表5、表6所示。

表5.

表6.主变非经济运行主变损耗表

通过比较，根据主变经济运行理率指导变电所的主变运行，港炼变电所降低的损耗为169。59kW，按一年运行8700h，电价0.50元/度计算，节省的电费为73.8万元。那么油田的在运行的三座110KV，主变单机容量在31500KVA而且经常性负荷为19MVA的变电站节省的电费为221．4万元。

因此，我们可以在季节负荷变化、检修负荷调整时，运用我们分析的结论，制定主变经济运行方式并及时调整主变运行方式，使主变始终在最经济方式下运行，降低电能损耗，使电能更好地为油田的生产、生活建设服务。

五、结 论

分析油田电网110kV变电所主变的运行方式，运用电力系统变压器损耗计算的原理进行计算，可制订出油田电网110kV变电所主变运行负荷与损耗之间的曲线关系，以实现油田电网110kV变电所主变的经济运行。在电力部门各电力网制定的调整主变运行方式时，运用该原理，可确保主变始终在最经济方式下运行。

在本文提出的对变压器经济运行的分析，皆在抛砖引玉，与各电力方面的专家，技术人员共同深入研究电网主变压器的经济问题，使电网经济运行水平更上一层楼。

参考文献：

[1]刘介才编著：工厂供电—4版—北京机械工业出版社 2004年5月

[2]王正风：变压器 2006年3月

[3]肖彬：变压器 2006年4月

[4]水利电力部西北电力设计院编：《电气工程电气设计手册》，北京：水利电力出版社，1989

作者简介：刘津权（1977年），男，汉族，河北唐山，中国石油大港油田电力公司，助工。（天津 大港300280）

张万莉（1975年），女，汉族，中国石油大港油田电力公司，工程师。（天津 大港300280）