合理选择变电站主变压器经济运行方式的必要性--中国期刊网

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合理选择变电站主变压器经济运行方式的必要性

发表时间：2020/10/16 来源：《基层建设》2020年第19期作者：祝兆华

[导读] 摘要：在变压器经济运行理论的基础上，有文献利用遗传算法、基于禁忌搜索算法、时段控制法等进行了诸多研究，还有结合可靠性成本进行了研究等，都取得了一些成果。

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        摘要：在变压器经济运行理论的基础上，有文献利用遗传算法、基于禁忌搜索算法、时段控制法等进行了诸多研究，还有结合可靠性成本进行了研究等，都取得了一些成果。本文使用负荷预测数据计算并描绘变压器在各种运行模式下的功率损耗曲线。这些功率损耗曲线之间会产生很多交点。经过简化，只有一些重要的交点被保留，这些被保留的交点对应着变压器运行模式切换的候选时间点。由这些时间点将某个运行日划分为若干个时间区段。根据这些时间区段构造了一种一维不规则元胞自动机（ＣｅｌｌｕｌａｒＡｕｔｏｍａｔｏｎ，简称ＣＡ），建立元胞自动机转换规则。根据所建立的转换规则，在每个时间区段及其相邻时间区段内变压器产生的能耗都被用于确定相应时间区段内的变压器运行模式，从而可得到变压器在各时间区段内的优化运行模式，在这些运行模式中变压器的优化投切次数也被考虑进来以减少开关设备的机械磨损，当然更重要的是可以降低误动作的可能性。
        关键词：变电站；变压器；经济运行方式；意义
        引言
        第二次工业革命以来，电力被发明、应用，逐渐走进了千家万户，成为了现代文明生活、生产工作中不可或缺的能源。社会的各行各业都离不开电力，并且依赖程度日益加深，对电力供应的稳定性提出了越来越高的要求。变压器是供电系统中的重要设备，其故障会影响电力用户的用电质量、满意度。
        1变电站主变压器保护简介
        变电站主变保护就是在主变压器运行的过程中，通过多方面保护工作，提高主变保护装置的运行效率，并根据实际情况对其进行设置，确保其运行效率与运行容量的大小能够满足正常工作需求，避免受多种因素影响而导致变电站主变压器存在故障。当前，主变压器保护主要可以分为两大类，一种是瓦斯保护，另一种是变压器差动保护。（1）瓦斯保护指的是需要根据变压器内部的各个环节设备开展故障分析，明确故障产生的原因；在此环节开展变电站主变保护过程中，需要分析轻瓦斯保护及重瓦斯保护的区别，从而确保工作的顺利开展。其中，轻瓦斯保护主要作用为信号反馈，接收各个环节设备所发出的故障信号，为故障检测与维修工作提供有力帮助；而重瓦斯则是用于监测跳闸等相关方面的变压保护，其能够高效地掌握变压器内部的故障以及是否存在跳闸或其他故障，提高解决故障的效率。（2）变压器差动保护，可及时反馈变压器内部的故障以及高压侧单相短路的信息，并且能够根据变压器的特点与负荷电流情况制定针对性保护方案。需要注意的是，在开展变压器保护过程中，需要明确各个部件的运行情况，从而防止变压器损坏以及大型变电站无法运行的状态。主变压保护工作作为维护大型变电站正常运行的核心，需要得到各个阶段管理与维护工作人员的重视，确保能够充分认识到主变保护的重要性。只有这样才能够减少故障的出现，为大型变电站的正常运行打下良好基础。
        2变压器工作原理
        变压器是交流电电路中变换电压、电流、阻抗的元器件，其主要原理为电磁感应原理。变压器主要可以分为初级线圈、次级线圈以及铁芯（或磁芯）3个部分，初级线圈和次级线圈都有至少2个绕组。初级线圈是接电源的绕组，其他绕组都称作次级线圈。当初级线圈中有交流电电流通过时，铁芯（或磁芯）中就会产生磁通量，于是次级线圈上就会出现感应电压、感应电流。
        次级线圈上感应电压的大小取决于初级线圈中交流电的电压，以及初级、次级线圈的绕组匝数的比例。也就是说，如果设初级线圈中交流电的电压为U1，初级线圈绕组匝数为N1，次级线圈绕组匝数为N2，那么次级线圈中的感应电压U2。

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        3实地运行风险
        目前，国网变压器抗短路中心开展变压器抗短路能力校核是依据GB1094.5—2008计算方法确定变压器可能发生最大短路电流，即考虑单台主变运行下高-中、高-低、中-低三种运行工况，然后依据最大短路电流及变压器结构参数复核变压器动、热稳定性。变压器实地运行风险评估主要是依据变压器厂家或国网变压器抗短路中心提供的变压器允许承受最大短路电流与可能发生最大短路电流进行判断。
        1）依据GB1094.5—2008计算重点管控变压器中压侧可能发生的最大短路电流IMG，若未超过中压侧允许承受短路电流IM允，则判断中压侧无运行风险；若超过中压侧允许承受短路电流IM允，则需进一步核实该主变中压侧是否存在电源上网；
        2）若变压器中压侧有电源上网，则可直接进行风险分级；若中压侧无电源上网，则仅考虑高-中运行、中压短路工况计算中压侧可能发生的最大短路电流IM可，若未超过中压侧允许承受短路电流IM允，则判断中压侧无运行风险；若超过中压侧允许承受短路电流IM允，则进行风险分级。
        4经济运行方式
        变压器的运行中需要考虑２个因素：①能耗应该越小越好。这意味着每个时间元胞应该保持对应于能耗最小的状态；②开关动作次数应该越少越好。这意味着邻居时间元胞的状态应该考虑进来以确定每个元胞的最终状态。
        当一个时间段越短，该时间段内变压器的运行模式就更应该由开关动作次数的因素来确定；相反，若一个时间段越长，该时间段内变压器的运行模式就更应该由能耗因素来确定；另外，在实际运行中，一些操作人员会要求两次开关操作的时间间隔不得少于４ｈ（本文中为１５个时间单位）。为建立元胞自动机规则，本文中提出如下假设：①时间元胞越短，它对邻居的影响就越弱，且其下一步的状态受其邻居的影响就越大。这样更便于其状态与邻居保持一致，从而减少开关设备的操作次数；②时间元胞越长，它对邻居的影响就越强，且其下一步的状态受其邻居的影响也越小。尤其是，如果一个元胞的长度超过１５个时间单位，其下一步的状态将只由其当前的自身状态决定，而不考虑其所受邻居的影响，也即邻居对其影响为零。
        ＣＡ的基本计算流程中的规则Ｉ至规则ＩＶ进行迭代计算，但Ｒｋ中数值１的位置已不再改变，而除数值１以外的其他数值将保持在０或者逐渐减少到某个固定数值。也就是说元胞自动机将逐步达到一个稳定状态。矩阵Ｒ１中数值１所在的列数就对应着所应该采用的变压器的运行模式。根据矩阵Ｒ１及表１，可得到如下结果：在第１～２８时间单位（００：００－０７：２８），应该采用第２种运行模式，即单台变压器Ｂ运行；在第２９～４４时间单位（０７：２９－１１：４４），应该采用第３种运行模式，即变压器ＡＢ并列运行；在第４５～６９单位时间（１１：４５－１８：２４），应该采用第１种运行模式，即单台变压器Ａ运行；在第７０～９０单位时间（１８：２５－２４：００），应该采用第２种运行模式，即单台变压器Ｂ运行。
        结语
        变电站的主变压器作为整个电力系统的枢纽部分，其使用寿命的延长能够极大的提高电力生产过程中的经济效益。而变压器在运行过程中的能量损耗问题会对变压器的损耗带来长期且隐蔽的影响，随着电力系统的不断深入必然会对整个系统带来重大影响。因此，变压器选择合理的经济运行方式在当前以及今后都有着极大的必要性。
        参考文献：
        [1]胡景升．变压器经济运行［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９９．
        [2]陈勇，韩军.变压器的经济运行方式[J].电气技术，2007，1（8）：23-25.
        [3]罗宜，李咸善.变电站变压器经济运行的探讨[J].华中电力，2007，20（2）：21-24.
        [4]甄利玲，李志孝.配电变压器的经济运行分析[J].山西师范大学学报（自然科学版），2006，2（1）：54-57