變壓器電阻測試儀經(jīng)濟運行分析
變壓器作為輸配電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用的電壓交換設(shè)備，節(jié)能潛力巨大，本文通過分析變壓器的有功功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少）和無功功率損耗類型及產(chǎn)生原因，結(jié)合實際負荷情況及現(xiàn)場情況，選擇合理的變壓器型號、容量及運行方式，針對其空載損耗和負載損耗分別提出了降損節(jié)能的具體措施，提出了綜合節(jié)能降耗方法，減少變壓器的有功及無功功率損耗，實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗及穩(wěn)定運行提出了建議。
變壓器是輸電和配電的主要電設(shè)備之一，作為電壓變換的主要設(shè)備發(fā)揮的關(guān)鍵性的作用，特別是在電力被廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，變壓器的用途極為廣泛，其作用也是顯而易見的。在節(jié)能減排，倡導(dǎo)厲行節(jié)約的新形勢下，研究和探討變壓器在變換電壓及傳遞功率的過程中經(jīng)濟運行狀況，有著特別的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。這是因為變壓器效率雖然很高，但因為在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用的數(shù)量多，變壓器的容量大，且都是長年累月的從不間斷的運行，其自身產(chǎn)生的有功功率損耗和無功功率損耗，其總損耗量合計在一起是一個不容忽視的數(shù)字。我們知道，變壓器的有功功率和無功功率損耗與變壓器的技術(shù)特性有著密切的關(guān)系，變壓器的技術(shù)特性的一些指標(biāo)直接關(guān)系到變壓器的有功功率和無功功率損耗總量，同時又隨著負載的變化而產(chǎn)生非線性的變化，變壓器的這種損耗占電網(wǎng)中的線損總量的部分比例，尤其在變壓器輕負荷運行時這種損耗更大。據(jù)統(tǒng)計，變壓器的損耗在中低壓電網(wǎng)線損中約占20%～30%；據(jù)初步估算，我國變壓器每年的總損耗約占電力系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，如果采取有效措施，調(diào)整和優(yōu)化配置變壓器，把這種變壓器的損耗每降低1%，僅變壓器節(jié)能節(jié)電就可節(jié)約上百億度，因此，研究和探討變壓器的運行狀況，對于電力能源的節(jié)約有著特別重大的意義。在此，筆者運用變壓器的經(jīng)濟運行原理，分析推論變壓器的相關(guān)(related)技術(shù)參數(shù)，通過調(diào)整變壓器的經(jīng)濟運行模式，合理地選擇運行方式，依據(jù)相關(guān)理論和參數(shù)進行科學(xué)核算，優(yōu)化配置，力爭減少不必要的損耗和浪費，努力提高變壓器的配置方案與運行方式。
1變壓器的有功功率和無功功率損耗
根據(jù)變壓器的工作原理，我們知道，變壓器在運行工作時，本身會產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器是有導(dǎo)線和鐵芯組成的，在運行時導(dǎo)線產(chǎn)生熱、鐵芯導(dǎo)磁時產(chǎn)生渦流(又稱：傅科電流)放出熱量(Heat)，以熱能形式放出的都稱為有功損耗，磁滯的意思就是有剩磁沒有全部轉(zhuǎn)化成副線圈的電而產(chǎn)生的熱量損耗。變壓器工作時，由于鐵芯的渦流、導(dǎo)線的電阻產(chǎn)生的發(fā)熱性損耗就是有功損耗。由于電壓與電流(Electronflow)不同相位產(chǎn)生的功率損耗稱為無功損耗。有功損耗會導(dǎo)致電能流失，無功損耗會導(dǎo)致變壓器效率降低。變壓器的有功損耗分為：有功不變損耗（鐵損）和有功可變損耗（銅損）。變壓器的無功損耗也是分為：無功不變損耗和無功可變損耗二部分。有功損耗大約等于額定銅損與視在電流（負荷電流）和額定電流的平方比的乘積。即：有功可變損耗=額定銅損×（負荷電流/額定電流）的平方。無功可變損耗大約等于額定短路電壓百分?jǐn)?shù)與額定容量和（負荷電流）與額定電流的平方比的乘積。即：無功可變損耗=額定短路電壓百分?jǐn)?shù)×額定容量×（負荷電流/額定電流）的平方。
變壓器在運行中的功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少）總損耗等于變壓器有功功率損耗加上因其消耗的無功功率使電網(wǎng)增加的有功功率損耗的總和。所以，我們在配置電力系統(tǒng)變壓器時，要綜合考慮變壓器的最佳節(jié)電方案，既要考慮降低有功損耗，又要考慮降低無功損耗，實現(xiàn)電力配置的綜合最佳效益。
一般的說，變壓器綜合功率損耗PZ計算式為：
空載損耗P0z是只與變壓器鐵芯相關(guān)的常量有關(guān)，它不隨變壓器負載的變化而變化。而負載損耗PKZ則為變壓器繞組中的銅線圈電流損耗，與負載率平方成正比或者說與負載電流的四次方成正比，負載電流越大，有功損耗也越大，空載時的有功損耗最?。回撦d電流越大，有功損耗與無功損耗也越大。所以說，變壓器的功率損耗主要與負荷變化影響的銅耗有直接的關(guān)系。
2采取有效措施降低變壓器損耗
2.1減少變壓器空載損耗
2.1.1選擇節(jié)能型配電變壓器
在大力提倡節(jié)能減排，創(chuàng)建節(jié)約型社會的新形勢下，選擇節(jié)能型配電變壓器是減少變壓器空載損耗的有效措施之一。變壓器電阻測試儀在交接、大修和改變分接開關(guān)后，必不可少的試驗項目。在通常情況下，用傳統(tǒng)的方法（電橋法和壓降法）測量變壓器繞組以及大功率電感設(shè)備的直流電阻是一項費時費工的工作。為了改變這種狀況，縮短測量時間以及減輕測試人員的工作負擔(dān)。應(yīng)選擇節(jié)能型S11系列和非晶體合金配電變壓器，徹底淘汰64、73及S7系列等功耗高的變壓器。隨著新材料和新產(chǎn)品的不斷研發(fā)，節(jié)能型變壓器鐵芯的硅鋼片、鐵芯的制造技術(shù)實現(xiàn)了突破性的改進，有效降低了變壓器空載功率的損耗。如變壓器的鐵芯材料現(xiàn)在普遍使用的非晶態(tài)磁性材料2605S2等節(jié)能材料，使得非晶合金鐵芯變壓器的鐵損僅為普通硅鋼變壓器的20%，大大降低了變壓器的空載損耗。
2.1.2合理選擇變壓器容量
合理配置選擇變壓器的容量，不僅有效降低“大馬拉小車”的狀況帶來的空載高損耗，也避免“小馬拉大車”致使變壓器超載、重載從而影響變壓器負載損耗增加的現(xiàn)象，同時“小馬拉大車”也為配電線路的安全性帶來隱患。因此，要根據(jù)用電系統(tǒng)最大負荷量來選配合適容量的變壓器，使得變壓器容量配置既合理高效正常運轉(zhuǎn)而又減低功率損耗。也可以根據(jù)用電系統(tǒng)線路負荷的實際運行情況，合理選擇兩臺小容量變壓器，如在用電高峰時全部投運，而在負荷較低時配置“開一備一”模式。
2.2減少變壓器負載損耗
2.2.1提高變壓器負載率
衡量變壓器是否節(jié)能，一般來說，要看變壓器利用率，變壓器利用率50%-70%的，我們稱之為最佳負荷率，用βm表示。我們?nèi)绻凑者@個標(biāo)準(zhǔn)來計算變壓器容量，勢必會客觀的虛算了變壓器的容量，還會造成購置變壓器的資金浪費。這就要求我們另外引入變壓器的年有功電能損耗率最小時的節(jié)能負荷率βj來計算變壓器容量，并利用βj=（PoZTb/PKZτ）1/2=（Tb/τ）1/2*βm來分析計算變壓器的容量選擇。Tb表示變壓器年投運時間，一般選擇7500h；
τ表示年最大負荷損耗時間，可由年最大負荷利用時數(shù)Tm查Tm-τ關(guān)系曲線來確定。變壓器繞組測試儀并配備面板式打印機和大容量非易失性存儲器，可以方便的存儲和打印測量結(jié)果。測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，快速，重復(fù)性好，是現(xiàn)場測量變壓器直流電阻的最佳選擇。一般要根據(jù)負荷的性質(zhì)2300h-4500h之間來定。因此，通過計算得出βj=（1.3-1.8）βm。
但是，對于高層建筑中二班制運行特點的配電變壓器，按βj的正常計算出的容量還是偏大，同樣還是加重了用戶的購置設(shè)備(shèbèi)投資。在這種情形下，為了既給用戶節(jié)省購置設(shè)備投資，又能把電功損耗降低到最低。我們可以選擇經(jīng)濟負荷率βjj=（1～1.3）βj。
鑒于以上的分析和測算，我們在選擇變壓（氣壓變量)器容量時，不妨按變壓器的負載（load）率為75%～85%來測算。這樣，既為用電客戶節(jié)省設(shè)備購置費等開支，又適當(dāng)?shù)氖棺儔浩髁粲幸欢ǖ呢摵深A(yù)留容量。
2.2.2優(yōu)化配置變壓器的運行模式
2臺符合并聯(lián)運行條件的變壓器1#和2#，當(dāng)1臺和2臺變壓器運行的有效功率損耗相等時，其總負荷稱經(jīng)濟并聯(lián)負荷Sj，相應(yīng)的負荷系數(shù)稱臨界負荷系數(shù)βj，Sj和βj的確定如下：
實際負荷S>Sj時，并聯(lián)運行是經(jīng)濟運行；S
2.2.3提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)
提高變壓器功率因數(shù)而降低有功功率損耗（%）一般按下公式計算：
當(dāng)功率因數(shù)降分別從0.60～0.90提高到0.95時，降低有功功率損耗見下表。
因此，應(yīng)在配電網(wǎng)中裝設(shè)無功補償設(shè)備，監(jiān)視系統(tǒng)的無功潮流，減少無功電能輸送，盡量使無功就地平衡，確保設(shè)備可投運率達95%及以上，減少供電線路中的有功功率和電能損耗，并降低)線路中的電壓損失與電壓波動，以達到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的。
2.2.4優(yōu)化配電網(wǎng)布局
優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是優(yōu)化配電網(wǎng)布局設(shè)計的主要措施。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)首先要從降損節(jié)能的目標(biāo)來實施，要合理控制供電半徑和最長電氣距離，供電半徑的選擇，主要是按電壓降的指標(biāo)來定。在配電網(wǎng)布局規(guī)劃設(shè)計時，要克服短期行為的認(rèn)識，從長計議，預(yù)先考慮遠期負荷增長的需要，如新增用電負荷的可能。一般情況下，使變壓器靠近負荷中心，線路由電源向周圍輻射，縮短供電半徑：10kV線路供電半徑≤15km；低壓線路供電半徑≤0.5km。同時盡量保證三相變壓器負荷平衡，減少負序電壓損耗。同時，要充分考慮配電主干線路的電能損耗問題，把降低配電主干線路的電能損耗降低到最低值，在現(xiàn)有的條件和可能的情況下，增大導(dǎo)線截面，提前分流，轉(zhuǎn)移負荷等方法，以減少配電主干線路的電壓降，從而提高配電網(wǎng)末端的電壓質(zhì)量。
采取新型節(jié)能型變壓器也是優(yōu)化配電網(wǎng)布局的主要措施之一。為提高供電可靠性，實現(xiàn)節(jié)能降耗的經(jīng)濟運行模式，建議選擇節(jié)能型變壓器。節(jié)能型變壓器種類很多，如有疊鐵心、卷鐵心和非晶合金鐵心等幾種類型。卷鐵心配電變壓器其優(yōu)點降低變壓器空載損耗約10%-25%，依變壓器容量而變，有效降低空載電流，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。近年來在我國逐漸推廣，特別是在國家電網(wǎng)二期農(nóng)網(wǎng)改造中使用極為普遍。單相配電變壓器（D10型）變壓器便于安裝并靠近負荷中心，與同容量三相變壓器相比，空載損耗和負載（load）損耗都小，應(yīng)用極為廣泛。非晶合金配電變壓器和干式配電變壓器等各有各的優(yōu)點和不足。變壓器的選用要考慮的因素很多，要根據(jù)用電負荷、用電場地等客觀條件科學(xué)選配安裝。要堅持因地制宜，好中選優(yōu)，量力而行的原則。尤其是要抓住農(nóng)網(wǎng)建設(shè)與改造的契機，堅持科學(xué)規(guī)劃、合理淘汰高耗能變壓器，不斷提高用電質(zhì)量。
3結(jié)束語
綜上所述，開展變壓器經(jīng)濟運行范圍廣，節(jié)電方式很多，對于變壓器的經(jīng)濟運行模式，要因地制宜，結(jié)合實際負荷情況及現(xiàn)場情況，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，要對現(xiàn)有的變壓器技術(shù)參數(shù)進行嚴(yán)密的計算分析，選取最佳技術(shù)參數(shù)的變壓器，選擇合理的變壓器型號、容量及運行方式，運用綜合節(jié)能降耗方法，減少變壓器的有功及無功功率損耗，實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗及穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟運行。變壓器測試儀是一種非常適合現(xiàn)場準(zhǔn)確測量變壓器容量和型式的多功能儀表，可在現(xiàn)場使用儀器內(nèi)置電源準(zhǔn)確測量油侵式、干式、特種變壓器等各種類型變壓器的容量、型式和負載損耗，使用時可任意輸入變壓器一、二次電壓值，30KVA以上的變壓器均能實現(xiàn)空載損耗、負載損耗等各種特性參數(shù)。儀器體積小、重量輕至2.5kg,接線簡單、操作方便、測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好。