经济学论文：基本电费对变压器经济运行的影响

 1 问题的提出 
　　很多文章在研究配电变压器最佳经济效率时，都根据变压器空载损耗等于铜耗时变压器自身电能损耗最少来确定最佳负载率，进而由变压器输出有功功率及功率因数确定经济运行的变压器的容量。这种做法本身并不错，但是很多用电企业仍有"节电不省钱"之感。我们分析造成这种现象的原因是没有考虑或忽略了我国工业企业用电实行的是"两部制"电价制度，"两部制"将电价分成基本电价与电度电价两部分。而其中的基本电价对确定经济运行的变压器的容量影响十分巨大。 
　　根据本人多年在企业用电的工作经验，下面重点说明由于基本电价的存在而对变压器负载率、效率及经济运行的变压器的容量、台数选用的影响。 
　　2 变压器各种损耗及计算公式 
　　（1）变压器内部分为4种损耗，分述如 ： 
　　有功空载损耗P0--它是变压器磁滞和涡流损耗的统称，是固定损耗，与负载无关。 
　　有功负载损耗PK--它是变压器电阻上的铜耗，与负载电流的平方成正比。 
　　无功空载损耗Q0--它是建立磁场必须的无功功率，与负载无关。Q0 = Se I0%×10-2， 
　　无功漏磁损耗QK--它是变压器漏磁通产生的无功损耗，随负荷的平方变化，变压器额定负荷时， 
　　QK = Se UK%×10-2 
　　式中 Se--变压器额定容量 
　　I0%--空载电流百分数 
　　UK%--短路阻抗百分数 
　　（2）最佳负载率 
　　当变压器的固定损耗等于可变损耗时，即铁耗等于铜耗时，变压器的损耗最小，效率最高，此时的负载率即为最佳负载率， 
　　计算式是： 
　　βjp =（P0/Pk）1/2 
　　βjz =[（P0+KQ0）/（Pk+KQk）]1/2 
　　式中K--变压器的无功损耗对网络造成的有功损耗系数，一般取值范围为0.02～0.1 
　　βjp--有功最佳负载率 
　　βjz--综合最佳负载率 
　　我国S7、S9变压器βjp在0.4～0.55之间，近年来S11低损耗变压器的βjp为0.35左右。S11比S9系列的空载损耗平均降低30%，空载电流也有大幅度的下降。变压器经济运行区域也比以前变大，单纯从节省变压器自身能耗观点上出发，应尽量使变压器负载率在接近最佳负载率的情况下运行为好。 
　　（3）变压器的有功损耗，损耗率和效率 
　　ΔP=P0+β2Pk 
　　ΔP%=（ΔP/ΔP1）×100%=[ΔP/（βSNcosΦ+ΔP）]×100% 
　　η=[1-ΔP/（ P1+ΔP）]×100% 
　　式中P1--变压器输入有功功率 
　　P2--变压器输出有功功率 
　　P2=P1-ΔP0 
　　ΔP--有功损耗 
　　ΔP%--损耗率 
　　η--配电效率 
　　（4）变压器基本电费及电价电费 
　　基本电价有容量计费和需量计费两种方式可供选择，容量计费计算方法比较简单，即投运的变压器额定容量乘以基本电费容量电价（现执行30元/kvA），则是用户每月的基本电费。 
　　计算公式如下： 
　　基本电费（元） =Se（kvA）×容量电价（元/kvA） 
　　=30 Se（元） 
　　现行电价电费价格如下： 
　　峰值电价 = 1.102（元/kwh） 
　　平值电价 = 0.661（元/kwh） 
　　谷值电价 = 0.320（元/kwh） 
　　平均电价 =（1.102+ 0.661+0.320）/3 
　　= 0.694（元/kwh） 
　　3 基本电价产生的"附加的有功空载损耗"P0' 
　　3.1 因基本电费而产生的附加的有功空载损耗 
　　采用两部制电价目的是为了保证了供电部门获得比较固定的利润。其中基本电价是按照工业企业的变压器容量（或最大需用量）作计算的依据，与实际耗电数量无关，每月固定收取。 
　　例如变压器额定容量Se =1000KVA，容量电价=30元/kvA 
　　则当月该变压器基本电费=30000元，这么多钱产生固定消耗，与负载无关，相当于变压器因基本电费而产生的一个"附加的有功空载损耗"P0'，其等效的功率如下， 
　　P0'=[30000元/ 0.694（元/kwh） ]/（24h×30天） 
　　=60kw 
　　由于有此"附加的有功空载损耗"P0'的加入，最佳负载率计算式将变成为， 
　　βjp =[（P0+ P0'）/Pk ]1/2 
　　βjz =[（P0+ P0'+KQ0）/（Pk+KQk）]1/2 
　　举例如下：现在S11-1000/10变压器一台，P0=1.55kw，Pk=7.5kw，设cosφ=0.90。 
　　当不考虑"附加的有功空载损耗"P0'时的有功最佳负载率βjp 
　　βjp =（P0/Pk）1/2 
　　=（ 1.15 / 10.3 ）1/2 
　　= 0.334 
　　考虑"附加的有功空载损耗"P0'时的有功最佳负载率βjp 
　　βjp =[（P0+ P0'） / Pk ]1/2 
　　=[（1.15 + 60 ） / 10.3 ]1/2 
　　= 2.43

由此可见，虽然变压器有一定的过载能力，但绝不允许过载2.43倍，为使用电企业达到配电效率最佳，只有在变压器不过载情况下，使有功最佳负载率βjp=1，即使这样，由于固定损耗远大于可变损耗，（P0+ P0'）﹥βjp2 Pk，用电企业仍不可能达到最佳的配电效率， 但使βjp=1比βjp=0.33更接近最佳负载率βjp，企业最终得到实惠要好的多。

　　3.2 用电企业最终综合经济效率 
η综=[W1/（ W1+W2+W3）]×100% 
W2--变压器基本电费 
η综--用电企业最终综合经济效率 
设某企业要求变压器输出的计算功率为560 KW，按最佳负载率βjp不考虑"附加的有功空载损耗"P0'，及考虑"附加的有功空载损耗"P0'βjp近似于1，有三种类型变压器可供选择。其相关参数 
设定变压器峰、平、谷三段运行时间基本相同，月用电量在40万KWh， 
几种方案的示例选择如下（一个月）： 
第一，低损耗变压器的损耗率都很小，而效率都很高。变压器效率基本在98%以上。 
经济运行区为 β2jp