電力變壓器是應(yīng)用極為廣泛的電氣設(shè)備，從發(fā)電、供電直到用電，一般需經(jīng)過約5次變壓過程，每次變壓都要產(chǎn)生電能損耗。由于變壓器臺數(shù)多，總?cè)萘看螅栽陔娏ο到y(tǒng)中，變壓器的總損耗約占總發(fā)電量的8。因此，對電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的研究具有重要意義。

　　變壓器綜合功率中的空載損耗為ΔPoz，綜合功率中的額定負(fù)載損耗ΔPdz，變壓器綜合功率損耗為ΔPz＝ΔPozβ2ΔPdz，其中β為變壓器負(fù)載率。因變壓器實(shí)際負(fù)載總是在一定范圍內(nèi)變動，不能用某一個(gè)量值來評價(jià)其運(yùn)行工況優(yōu)劣，需要用運(yùn)行區(qū)來評價(jià)，現(xiàn)分析如下：

　　1　單臺變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的確定

　　單臺變壓器綜合功率損耗率ΔPz，如式(1)所示：

　　ΔPz＝ΔPozβ2ΔPdz÷βSecosφ2ΔPozβ2ΔPdz　　　　　　　　　(1)

　　根據(jù)上式可得變壓器綜合功率損耗率的特性曲線，如圖1所示。

　　由圖可見，負(fù)載系數(shù)β在0≤β≤βz范圍內(nèi)，ΔPz為遞減函數(shù)，在βz≤β≤1范圍內(nèi)，ΔPz是遞增函數(shù)，但其曲率比遞減時(shí)小得多(變化比較平穩(wěn))。

　　變壓器長期滿載運(yùn)行應(yīng)視為安全合理的，因此，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的確定原則應(yīng)為：變壓器在額定負(fù)載條件下運(yùn)行作為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限值，故得出βj1＝1的數(shù)值。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限對應(yīng)的損耗率如圖1所示，要與額定損耗率相等。而變壓器在額定負(fù)載時(shí)(β＝100)，損耗率ΔPe的計(jì)算式為：ΔPe＝ΔPozΔPdz÷SecosφeΔPozΔPdz　　　　　　(2)

　　式中cosφe——變壓器額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)

　　當(dāng)變壓器負(fù)載率為βj2時(shí)，其綜合功率損耗率ΔPj2的計(jì)算式為：

　　ΔPj2＝ΔPozβj22ΔPdz÷βj2Secosφ2ΔPozβj22ΔPdz　　　　　　　　　(3)　　　　

　　因?yàn)棣j2＝ΔPe，所以可得下列關(guān)系式：

　　ΔPozΔPdz÷SecosφeΔPozΔPdz＝ΔPozβj22ΔPdzβj2Secosφ2ΔPozβj22ΔPdz　(4)

　　在上式中Secosφe》ΔPozΔPdz，βj2Secosφ2》ΔPozβ2j2ΔPdz，故分母中的ΔPozΔPdz和ΔPozβ2j2ΔPdz可以略去不計(jì)，又因Secosφe≈Secosφ2，所以式(4)可簡化為：ΔPozΔPdz＝ΔPozβj22ΔPdz÷βj2

　　由上式可解得：

　　βj2＝ΔPoz÷ΔPdz＝βz2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5)

　　結(jié)論：經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限βj1＝1；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限βj2＝βz2。

　　2　單臺變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)優(yōu)選運(yùn)行段的確定

　　變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)包括了變壓器額定負(fù)載在內(nèi)的較大負(fù)載范圍，在這個(gè)范圍的邊緣(如接近βj1，βj2的負(fù)載系數(shù))，其損耗率與最低損耗率相比仍較高，有必要在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)內(nèi)確定優(yōu)選運(yùn)行段。

　　確定優(yōu)先運(yùn)行段的目的，是為了保證在此負(fù)載范圍內(nèi)，變壓器的綜合功率損耗率比最低綜合功率損耗率增加會小于10，從而實(shí)現(xiàn)高效降損的目標(biāo)。

　　經(jīng)過論證分析，根據(jù)國標(biāo)《GB/T13462-92工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》，對變壓器最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限負(fù)載率定為βz1＝0.75。

　　根據(jù)變壓器綜合功率損耗率特性曲線，可以找到與βz1＝0.75時(shí)的對應(yīng)點(diǎn)

　　βz2，βz2即為最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限值，如圖2所示。

　　由圖2可知，變壓器分別在βz1與βz2運(yùn)行時(shí)，其綜合功率損耗率是相等的，所以可得如下關(guān)系式：

　　ΔPoz(0.75)2ΔPdz÷0.75Secosφ2ΔPoz(0.75)2ΔPdz＝ΔPozβz22ΔPdzβz2Secosφ2ΔPozβz22ΔPdz

　　經(jīng)化簡后可解得：

　　βz2＝2ΔPoz÷1.5ΔPdz＝1.333βz2　　　　　　　　　(6)

　　結(jié)論：最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的上限βz1＝0.75；最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的下限βz2＝1.333βz2。

　　綜上所述，以變壓器的實(shí)際綜合功率負(fù)載系數(shù)β為據(jù)，可將變壓器運(yùn)行區(qū)域分為三類：

　　①最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：1.333βz2＝βz2≤β≤βz1＝0.75；

　　②經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：βz1＝0.75＜β≤βj1＝1及β2z＝βj2≤β≤βz2＝1.333βz2；

　　③非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：0≤β≤βz2。