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摘要：人们生活水平的提高，用电需求的不断增多，促进了我国电力产业的不断发展。变压器在电力系统中起到变换电压与输送功率的重要作用，虽然单台变压器的功率损耗较小，但由于其数量庞大大，统计显示，其损耗占全国电网总发电量的2.8%。科学的无功补偿方式可以提高负荷侧的功率因数，实现降低功率损耗的目标。本文就电力变压器无功补偿的经济运行展开探讨。
关键词：电力变压器；无功功率；工况负载；介质损耗；经济运行
引言
根据国家电网公司颁发的《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，电力系统无功补偿应采用分（电压）层和分（供电）区基本平衡的原则进行配置，其中要求220kV变电站“补偿容量按照主变压器容量的10％～25％配置”。但有时候需要结合变电站的实际运行情况，考虑变压器的无功损耗以及线路产生的感性无功和容性无功，才能准确计算变电站无功补偿容量。
1无功补偿对变压器运行的影响
电容器在无功补偿过程中，输出无功功率，所以变压器输出的无功功率相应减少，总负荷下降，形成了新负荷曲线。无功补偿不仅使负荷曲线发生变化，也会对变压器的有功损耗特性产生影响，变压器的经济运行区间也随之发生变化。这时需要通过调整变压器的投切方式来满足变压器经济运行。因为无功补偿引起负荷曲线的变化，需要对新的负荷曲线进行重新拟合，为了使分段拟合更加合理，根据电容器组投切时刻的分段在原有拟合曲线分段的基础上实现分段拟合。
2多组电容器无功功率补偿的经济运行
2.1不同组数电容器投运的功率损耗
N组电容器运行和N－1组电容器运行时的功率损耗ΔPN和ΔPN－1的计算式为
2.2N组和(N－1)组电容器经济运行的临界负载
令ΔPN=ΔPN－1对式(10)与式(11)联立求解，可得出N组和(N－1)组电容器经济运行的临界负载计算式:
把代入负载侧功率因数计算式，则可得出N组和(N－1)组电容器经济运行的临界负载功率因数cosφ(N－1)－N2L的计算式:
当工况负载应为(N－1)组电容器运行，反之应为N组电容器运行;当工况功率因数cosφ2＞cosφ(N－1)－N2L，应为(N－1)组电容器运行，反之应为N组电容器运行。
2.3电容器经济运行的节约功率
设多组电容器组数为D、少组电容器组数为X，可分别给出增加电容器组数经济运行节约的功率ΔΔPD和减少电容器组数经济运行节约的功率ΔΔPX:
3不同投切方案带来的节电效益
3.1投切方案的节电效益
无功补偿前A方案为：自开始，由变2独立运行，转为两台并列运行。设综合损耗为(kW)，则变2独立运行时为两台并列运行时为12(kW)，投切前后不同运行方式下变压器的节电效益为：
3.2投切方案的节电效益
无功补偿后方案为：自开始至，变2始终独立运行，无变压器投切操作。则变压器的节电效益为：
对1、2进行比较，如果1＜2，则表示无功补偿前的投切方案已无法满足经济性要求，需要使用新的投切方案替代。
4单组电容器无功功率补偿的经济运行
变电所内有多台并列运行双绕组变压器，负载侧安装一组电容器作为无功功率补偿用。在分析并联无功功率补偿电容器时，电容器产生的介质损耗和切除电容器时要增加变压器损耗的情况下，我们从变压器供电损耗和并联电容器介质损耗之和的总损耗最小的前提下，来分析投运电容器和切除电容器的临界条件及其节电效果。
（1）投入电容器前的变压器有功功率损耗。
电容器未投入无功功率补偿运行时的变压器有功功率损耗ΔP1计算式为:
式中:p0m—m台变压器的空载损耗之和，kW;
P2—变压器负载侧的有功功率，kW;
Q2—变压器负载侧的无功功率，kVar;
pkN—变压器额定负载损耗，kW。
（2）并联电容器后的变压器有功功率损耗。
无功补偿电容器投入运行后的变压器有功功率损耗ΔPC计算式为:
式中:QCI—电容器组的额定容量，kVar;
tanα—电容器的介质损耗因数，kW/kVar。
（3）投入与切除电容器经济运行的临界负载。
当ΔP1＜ΔPC时投入电容器为经济运行，反之当ΔP1＞ΔPC，切除电容器为经济运行。因此，令ΔPC=ΔP1，求解可得出投入与切除电容器的无功功率临界负载的Q2L(kVar)的计算式为:
当工况负载Q2＞Q2L时投入电容器为经济运行，反之当Q2＜Q2L，切除电容器为经济运行。
结语
为减少变压器及供电线路损耗，提高供电电压质量，通常是在供电变压器的负载侧适度并联无功补偿电容器以提高功率因数，目前一般是将供电功率因数控制在cosφ=0．9～1．0之间。但由于变电所变压器的供电负载时常是变动的，针对负载无功负荷的变化，在负载侧对应投入的电容器容量大小也应随之改变。这种做法只考虑并联电容器提高功率因数可以减少变压器供电损耗一个方面，未考虑到由于并联电容器容量的增加，会增大电容器介质损耗的因素，这是研究变压器供电经济运行时应综合考虑到的因素。因此，分析变压器无功补偿的经济运行应该是基于变压器供电损耗和并联电容器介质损耗之和的总损耗最小的基础上，分析影响变压器无功补偿经济运行的因素，研究变压器并联单组电容器补偿时电容器投入和切除的临界负载及经济运行的节电效果，以及并联不同组数电容器时的经济运行负载区间和节电效果。
参考文献
［1］胡景生．变压器经济运行［M］．北京:中国电力出版社，2015:122－125．
［2］胡景生．变压器效能与节电技术［M］．北京:中国机械工业出版社，2015:171－177．