陳 默

（國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110000）

0 引 言

在變壓器運(yùn)行過程中必然會產(chǎn)生大量的能耗，并對分布式電源造成損害，進(jìn)而影響能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。以往變壓器的節(jié)能降損方法沒有針對性地分析節(jié)能減排的具體改進(jìn)，導(dǎo)致研究結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用中的可行性偏低[2]。本文考慮分布式電源電壓的穩(wěn)定運(yùn)行，在分布式電源接入的條件下分析了變壓器損耗，提出分布式電源接入的變壓器損耗優(yōu)化模型研究，平衡分布式電源的出力電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能降損，對于實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的最大化具有十分重要的價值意義。

1 計算變壓器的無功功率損耗

在分布式電源接入供電過程中，變壓器的功率損耗通常為穩(wěn)態(tài)計算式，其作為感性負(fù)載，無功功率損耗占據(jù)大部分。因此，在計算變壓器損耗時主要考慮無功功率損耗。要想實(shí)現(xiàn)變壓器的損耗優(yōu)化，必須通過計算的方式確定分布式電源接入供電中的變壓器無功損耗[3,4]。本文通過功率因素表示無功損耗，設(shè)無功損耗為φ，可得：

式中：P指的是變壓器空載功率損耗，單位為kW；Q指的是變壓器額定容量，單位為kVA。

2 變壓器損耗優(yōu)化模型設(shè)計

2.1 確定分布式電源節(jié)點(diǎn)注入功率

以變壓器損耗最小為目標(biāo)，構(gòu)建變壓器損耗優(yōu)化模型。首先需要確定分布式電源所在節(jié)點(diǎn)的注入功率，計算分布式電源初始端迭代注入功率。在一天時間內(nèi)的負(fù)荷變化為各個分布式電源所在節(jié)點(diǎn)的固定損耗，這一部分的損耗主要與分布式電源初始端電壓的平方之間成正比例關(guān)系[5]?；诖?，得出分布式電源所在節(jié)點(diǎn)在每個小時中的注入功率為：

式中：W1h表示為1 h內(nèi)分布式電源的負(fù)荷功率，t1h表示為1 h內(nèi)負(fù)荷功率的分配系數(shù)，P24h表示為1天時間內(nèi)的分布式電源注入電量，ΔW24h表示為1天時間內(nèi)變壓器的總固定損耗，ΔW1h表示為1 h內(nèi)變壓器的固定損耗。其中，每1 h內(nèi)的功率分配系數(shù)是通過分布式電源在1天時間內(nèi)接入的電流和電壓記錄確定[6]。根據(jù)式（2）計算分布式電源所在節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率，以此確定分布式電源節(jié)點(diǎn)注入功率。

2.2 平衡分布式電源出力電壓

確定分布式電源節(jié)點(diǎn)注入功率后，研究分布式電源出力電壓對變壓器損耗的影響，使用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置監(jiān)測變壓器，通過實(shí)時監(jiān)控變壓器運(yùn)行過程中的電壓、電流、電阻以及無功損耗等電能信息的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用計算分析的方式平衡分布式電源出力電壓。以變壓器電壓變化量為基本參數(shù)，根據(jù)靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置的具體使用方法，按照0.9倍的靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置空載平衡分布式電源出力電壓[7]。設(shè)此過程的計算表達(dá)式為N，具體公式為：

式中：U指的是變壓器運(yùn)行的額定電壓，單位為kV；I指的是靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置的空載電流，單位為A。通過式（3）平衡分布式電源接入出力電壓，進(jìn)而保證變壓器運(yùn)行的節(jié)能效果。在分布式電源接入后增加一定的輔助設(shè)備，根據(jù)變壓器實(shí)際作業(yè)過程中的控制難易程度進(jìn)行判定，利用靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置完成對變壓器運(yùn)行電壓的監(jiān)視和操作。監(jiān)控人員可以通過靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置傳輸?shù)漠嬅嫘畔⒓跋嚓P(guān)的數(shù)據(jù)信息及時調(diào)整分布式電源出力電壓，從而降低變壓器運(yùn)行的能源消耗。分布式電源出力越大，對電壓的改善越大，但超出一定范圍后，分布式電源出力增大，變壓器損耗也會超出限定值，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器運(yùn)行失穩(wěn)。

2.3 降低變壓器損耗

結(jié)合上述研究，通過分布式電源調(diào)整電量輸出與用電負(fù)載，調(diào)節(jié)變壓器負(fù)荷率，并補(bǔ)償變壓器無功損耗，實(shí)現(xiàn)對變壓器損耗優(yōu)化的應(yīng)用效果?；诜植际诫娫吹某隽?，通過靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置監(jiān)測變壓器運(yùn)行，降低變壓器損耗，明確變壓器損耗優(yōu)化模型。設(shè)其計算表達(dá)式為S，則有：

式中，R指的變壓器的負(fù)荷電流。變壓器的負(fù)荷電流越大，造成的變壓器損耗越大。因此，可以通過靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置的無功補(bǔ)償，降低變壓器的負(fù)荷電流，進(jìn)而降低變壓器的損耗。為了使分布式電源接入下變壓器能夠在節(jié)能降損的同時正常地運(yùn)行，需要在變壓器運(yùn)行系統(tǒng)中添加3臺或3臺以上的靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置。以此，變壓器可以根據(jù)分布式電源接入的出力，調(diào)整運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)損耗降低。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文選用某城市電力企業(yè)的分布式電源系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)對象，測得10個分布式電源所在節(jié)點(diǎn)下變壓器損耗優(yōu)化模型應(yīng)用前后的變壓器運(yùn)行所需能耗，將應(yīng)用分布式電源接入變壓器損耗優(yōu)化模型的測試組別設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，將未應(yīng)用模型的測試組別設(shè)置為對照組，記錄測試結(jié)果。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

收集10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將變壓器能源消耗量整理為表，如表1所示。

表1 能源消耗量實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表

通過表1可知，實(shí)驗(yàn)組變壓器能源消耗量更低，能夠起到節(jié)能的應(yīng)用效果。而后，在10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中選取前5組，計算分布式電源接入后變壓器消耗電量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出兩組變壓器日負(fù)荷實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比如圖1所示。

圖1 變壓器日負(fù)荷結(jié)果對比

通過圖1可知，實(shí)驗(yàn)組分布式電源接入后變壓器的損耗更低，能夠起到降損的應(yīng)用效果。

4 結(jié) 論

本文通過實(shí)例分析的方式，證明了設(shè)計分布式電源接入變壓器損耗優(yōu)化模型在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，實(shí)現(xiàn)了變壓器損耗的降低，為變壓器的實(shí)際運(yùn)行提供了一定的參考價值。