试论承德干式变压器必要性及承德干式变压器技术方案比较

试论承德干式变压器必要性及承德干式变压器技术方案比较

1 承德干式变压器的必要性

　　“”是相对于“有功”而言，人们对“有功”较容易理解，而要深刻认识“”却并不是轻而易举之事，功率对供电系统和负荷的运行十分重要，电力系统网络元件阻抗呈感性，电感元件中，储存能量W=1/2LI2，当系统电流增大时，电能转化为磁能，形成磁场，电感元件从电源取用能量，当系统电流减小时，磁场能量减小，磁能转化为电能，即向电源返还能量，随电周期性地改变，电感元件与电源之间进行能量交换，这种交换的部分功率，称之为“功率”，大多数网络元件消耗功率，大多数负载也需要消耗功率。

　　在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例，如异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。他们必须吸收无攻功率才能正常工作，这是由其本身的性质所决定的。电力电子装置等非线性装置也要消耗无攻功率，特别是各种机控装置，不但消耗大量的功率，而且也会产生大量的谐波电流，谐波源也要消耗功率。

　　综上所述：阻感负载以及大量的谐波源要正常工作，必须消耗一定的功率。它们所需要的功率必须从网络中某个地方获得，显然这些如果都要由发电机提供并经过远距离传递是不合理的，通常也是不可能的，合理的方法应是在需要消耗功率的地方产生功率，这就是所谓的承德干式变压器。

　　目前我国城市电网的电压质量不高，有相当数量的城网电压没有达到部颁标准，严重影响电器工作的安全。电压质量不高的原因是多方面的，因为电能在生产、传输、分配、消耗的过程中，要产生电压降落△U=（PR+QX）/U，如果感性功率很大，故电压降落大，所以末端电压偏低，严重影响电能质量，对社会和居民都将带来经济损失，故进行承德干式变压器，减少电压降落，提高电能质量。

　　同理电能在传输过程中，要产生有功功率和功率的损耗：

　　在电力负荷中，异步电动机和中小容量变压器占有很大比重，它们消耗的功率约占全国负荷的80～90%，同时架空线路也消耗一定的电能。目前全国主要能耗指标与发达国家相比还有一定差距，输电线损率比国际先进电力公司高2%到2.5%，全国电网综合线损率还需要进一步降低。2010年，全国电网综合线损率6.53%，2011年实现6.52%，比“十一五”确定的7%的目标值低0.48个百分点。2012年，国家电网完成售电量32539亿千瓦时，营业收入18855亿元，利润650.7亿元。如果按2012年全国线损率6.62%估算，损失电能2154亿度，按照*********的北京市第一档阶梯电价0.48元/度估算，线损的金额为1033.9亿元。 由此可见线损率降低即使是0.1%，也是十亿元人民币的净利润，大量电能白白地消耗在全国各级电网中，不但不能创造财富，而且造成环境污染，故降低线损迫在眉睫，

　　总之，电源不足（过剩）和分配不合理是造成电压质量低和能量损耗大的根本原因。

　　2 承德干式变压器的形式

　　承德干式变压器的形式有：集中承德干式变压器、分散承德干式变压器、个别承德干式变压器。目前效果******最经济的承德干式变压器方式是个别承德干式变压器，即为就地承德干式变压器。承德干式变压器应从配电系统向中系统逐级进行承德干式变压器配置。配电系统负荷较集中，负荷设备容量不同，线路短，分支多。对其中设备容量较大的采用就地承德干式变压器，容量偏小的采用集中承德干式变压器。因此承德干式变压器方式一般应采用集中承德干式变压器、个别承德干式变压器相结合的综合承德干式变压器方式最为合理，这不仅可取得较好的节电效果，而且投资合理，方便控制与维修。

　　承德干式变压器的目标实际是的就地承德干式变压器。通常采用的方法有随机承德干式变压器、 随器承德干式变压器、 跟踪承德干式变压器三种。

　　2.1 随机承德干式变压器

　　就是将承德干式变压器与电动机并接，并通过控制，保护装置与电动机同时投切。随机承德干式变压器不需频繁调整承德干式变压器容量，投资少，占位小，安置维护简单，事故率低，推荐承德干式变压器容量为Q=（0.95—0.98）UI，一般地，电动机年运行小时数大于1000，选用随机承德干式变压器较其它承德干式变压器方式更经济，线损率可减少20%，用户的投资在1～2年内全部收回，承德干式变压器电动机负荷效果******。

　　2.2 随器承德干式变压器

　　就是将承德干式变压器保险接在配电变压器二次侧，承德干式变压器配电变压器空载，随器承德干式变压器只能承德干式变压器配电变压器空载功率Q，如果承德干式变压器容量大于空载功率，就会造成过承德干式变压器，因此推荐承德干式变压器容量为（0.95—0.98）Q。

　　2.3 跟踪承德干式变压器

　　是指以承德干式变压器投切装置作为控制保护装置，将承德干式变压器组承德干式变压器在大用户0.4kV母线上。一般地，用户负荷有一定的波动性，故推荐选用自动投切方式。跟踪承德干式变压器适用于100kVA以上专用配电变压器。

3 配电网四种承德干式变压器技术方案比较

　　3.1 变电站集中承德干式变压器

　　要平衡输电网的功率，可在变电站进行集中承德干式变压器，承德干式变压器装置一般连接在变电站的10kV母线上，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和承德干式变压器主变的损耗，具有管理容易、维护方便等优点。但是这种方案对配电网的降损起不到什么作用，为了实现变电站的电压控制，通常承德干式变压器装置（一般是并联承德干式变压器组）结合有载调压抽头来调节。通过两者的协调来进行电压/控制在国内已经积累了丰富的经验。

　　3.2 随器承德干式变压器

　　目前国内较普遍采用的另外一种承德干式变压器方式是在配电变压器380V侧进行随器承德干式变压器，承德干式变压器装置通常采用微机控制的并联承德干式变压器柜，它是根据用户负荷水平的波动投入相应数量的承德干式变压器进行跟踪承德干式变压器。主要目的是提高专用变压器用户的功率因数，实现功率的就地平衡，对配电网和配电变压器的降损有一定作用，也保证该用户的电压水平。这种承德干式变压器方式的投资及维护均由变压器用户承担。目前国内各厂家生产的自动承德干式变压器装置通常是根据功率因数来进行承德干式变压器的自动投切的，也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制的。后者对电力系统并不可取，因为线路电压的波动主要由量变化引起，而线路的电压水平是由系统情况决定的，当线路电压基准偏高或偏低时，的投切量可能与实际需求相差甚远，可能出承德变压器厂家现过承德干式变压器或欠承德干式变压器。 　　

　　3.3 杆上承德干式变压器

　　由于配电网中大量的公用变压器没有进行承德干式变压器，由此造成很大的功率缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的功率沿线传输使得配电网网损仍然居高难下，因此可以采用10kV户外并联承德干式变压器安装在架空线路的杆塔上（或另行架杆）进行承德干式变压器，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。由于杆上安装的并联承德干式变压器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等工程问题。

　　3.4 随机承德干式变压器

　　目前在我国城镇，用户的用电量大幅增长，企业、厂矿和小区等对功率需求都很大，直接对用户末端进行承德干式变压器，将最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。《供电系统设计规范》（GB50052-1995）指出，容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备负荷宜单独就地承德干式变压器及随机承德干式变压器。