變壓器節(jié)電技術(shù)研究

智素紅 范玉潔

（山東冶金設(shè)計(jì)院股份公司電氣室，山東濟(jì)南 250101）

1 變壓器損耗的原因

變壓器損耗一般是指空載損耗P與短路損耗Pk之和?？蛰d損耗P。就是 當(dāng)用額定電壓施加于變壓器的一個(gè)繞組上，而其余的繞組均為開(kāi)路時(shí)，變壓器自身所吸收的有功功率叫空載損耗；短路損耗Pk 就是當(dāng)額定電流通過(guò)雙繞組變壓器的一個(gè)繞組，另一個(gè)繞組短接時(shí)變壓器所吸收的有功功率；如果變壓器是多繞組變壓器，短路損耗是以指定的一對(duì)繞組為準(zhǔn)。 變壓器產(chǎn)生損耗主要有三大原因：一是制造變壓器要纏繞很多的漆包線，這些銅質(zhì)銅導(dǎo)線本身存有電阻，當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，電阻會(huì)消耗一定的功率，這部分損耗稱(chēng)為“銅損”；二是當(dāng)電流通過(guò)當(dāng)變壓器的初級(jí)繞組時(shí)，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵芯流動(dòng)，由于鐵芯本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)在鐵芯的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生 “渦流”電流，造成變壓器鐵芯發(fā)熱、溫升增加。增加變壓器損耗。變壓器在應(yīng)用時(shí)，其運(yùn)行方式和負(fù)載調(diào)整不當(dāng)使變壓器的利用率低造成損耗。

2 變壓器節(jié)電技術(shù)措施

2.1 合理選擇變壓器容量

按理論分析，變壓器在運(yùn)行中其平均負(fù)荷率在額定容量的50%-75%之間時(shí)，發(fā)揮的效率最大，但由于變壓器本身的負(fù)載與其功率因數(shù)在運(yùn)行中是不斷變化的，同時(shí)存在超載運(yùn)行的可能性，因此，在選擇變壓器的容量時(shí)，一般不按最大效率的準(zhǔn)則來(lái)選擇。變壓器容量選得過(guò)大，就會(huì)產(chǎn)生“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)狀，大大增加了變壓器的空載損耗，相反，變壓器容量選得過(guò)小，會(huì)造成變壓器負(fù)載過(guò)重，甚至過(guò)負(fù)荷，大大增加了變壓器的負(fù)載損耗。因此，根據(jù)企業(yè)或者民用等用電設(shè)備，用電負(fù)荷是隨時(shí)間變化的原則，合理選擇變壓器的容量要用以下計(jì)算方法：一是通過(guò)計(jì)算用電負(fù)荷量與功率因數(shù)，在多種容量(即不同規(guī)格)的變壓器中，選擇出其額定容量應(yīng)大于負(fù)荷的最大視在功率的變壓器；二是要計(jì)算出各種容量變壓器與負(fù)荷對(duì)應(yīng)的負(fù)載率；三是依據(jù)上述值以及各種容量變壓器的的空載損耗和短路損耗計(jì)算出每臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的損耗與效率來(lái)選用效率高的變壓器；四是在確定變壓器容量時(shí)，不但要充分考慮變壓器的損耗，同時(shí)要注意適當(dāng)提高變壓器的容量利用率；五是要根據(jù)用電負(fù)荷的季節(jié)性變化或夜間停止使用的狀況，考慮到負(fù)荷降低情況下變壓器的運(yùn)行效率；六是由于變壓器的空載損耗與負(fù)載沒(méi)有關(guān)聯(lián)，其功率損耗是定值，同時(shí)，變壓器輕載時(shí)的損耗很大，因此，為提高運(yùn)行效率，一般不使用單臺(tái)大容量的變壓器，盡可能選擇使用多臺(tái)小容量變壓器。

2.2 合理選擇變壓器的數(shù)量

為降低變壓器損耗，要根據(jù)企業(yè)負(fù)荷情況合理選擇變壓器的數(shù)量。一般負(fù)荷絕大部分為三級(jí)負(fù)荷的，可裝設(shè)一臺(tái)變壓器；若企業(yè)一、二級(jí)負(fù)荷所占比例較重，必需兩個(gè)電源供電的，則應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器；特殊場(chǎng)合可使用多臺(tái)小容量變壓器，如受運(yùn)輸和作業(yè)條件限制的井下變電站。

2.3 提高變壓器功率因數(shù)

負(fù)載功率因數(shù)越低，變壓器輸送有功功率就越低，各種電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)爐、電焊機(jī)等用電設(shè)備除了要消耗有功功率以外，還要消耗相當(dāng)數(shù)量的無(wú)功功率，造成電網(wǎng)功率因數(shù)的惡化。這將使變壓器損耗增大。如果在這種系統(tǒng)中設(shè)置移相電容器，負(fù)載的功率因數(shù)就會(huì)得到改善，無(wú)功功率則受到抑制。同時(shí)，移相電容器補(bǔ)償了無(wú)功電流，使配變電設(shè)備及網(wǎng)路的實(shí)際電流減少，從而提高了變壓器的利用率，降低了變壓器的銅耗及線路損耗，節(jié)約了電能。

2.4 選用多功能變壓器

一是采用有載調(diào)壓變壓器。通過(guò)及時(shí)調(diào)整電壓，使變壓器損耗大大減小。二是采用調(diào)容量變壓器，通過(guò)變換擋操作改變變壓器的容量。在負(fù)荷低谷時(shí)期用小容量，在負(fù)荷高峰季節(jié)改用大容量。

2.5 選用節(jié)能變壓器替換高耗能變壓器

節(jié)能變壓器是指在滿足運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求的前提下，通過(guò)采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝等技術(shù)手段降低變壓器空載損耗和負(fù)載損耗，使變壓器在運(yùn)行中消耗較少能源，達(dá)到節(jié)約電能的目的。從20世紀(jì)80年代初期開(kāi)始，隨著晶粒取向優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片鐵心材料取代熱軋硅鋼片，7型系列低損耗變壓器逐步取代了高能耗和較高能耗變壓器。至90年代末期，隨著冷軋硅鋼片材料性能的提高以及新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，7型系列產(chǎn)品也被作為高能耗產(chǎn)品，由9型系列產(chǎn)品取而代之。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， S11型油浸式配電變壓器；10型油浸式電力變壓器；10型干式變壓器成為當(dāng)前節(jié)能變壓器成熟的產(chǎn)品。節(jié)能變壓器應(yīng)用原則是：一是在城網(wǎng)以及防火要求較高的場(chǎng)合，使用10型及以上干式變壓器；二是油浸式配電變壓器使用11型產(chǎn)品；

三是電力變壓器使用10型及以上產(chǎn)品。四是要開(kāi)展節(jié)能新材料在變壓器制造中的應(yīng)用，條件成熟時(shí)使用油浸式非晶含金鐵心變壓器。但同時(shí)注意，應(yīng)用節(jié)能變壓器應(yīng)將可靠性是放到第一位，噪聲、溫升、機(jī)械強(qiáng)度等性能指標(biāo)也要得到保證。

2.6 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在傳輸電量相同的條件下，通過(guò)擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損失最低。也就是說(shuō)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是充分發(fā)揮變壓器效能，合理地選擇運(yùn)行方式，達(dá)到降低用電單耗的目的。變壓器的損耗都是跟著負(fù)荷率的改變而變化，變壓器在空載運(yùn)行或者低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，變壓器產(chǎn)生的損耗主要是鐵耗，變壓器的負(fù)荷大時(shí)，其負(fù)載損耗也大，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率大于某一的數(shù)值時(shí)，變壓器的損耗主要是負(fù)載損耗。因此，變壓器在運(yùn)行時(shí)，會(huì)有一個(gè)最佳負(fù)荷率，變壓器在這個(gè)最佳負(fù)荷率下運(yùn)行時(shí)，其綜合電能損耗達(dá)到最小，其運(yùn)行效率也最高，變壓器運(yùn)行的最佳負(fù)荷率就是變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。電力負(fù)荷通常都是隨著時(shí)間不斷變化的，因此變壓器的負(fù)荷率無(wú)法也長(zhǎng)期保持在其最佳負(fù)荷率下運(yùn)行。一般設(shè)定一個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，變壓器的負(fù)荷率能夠保持在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)內(nèi)的數(shù)值，則其屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，其綜合損耗最小。

實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)措施較多，主要有以下幾種：一是依據(jù)變壓器的負(fù)荷變化規(guī)律，合理選擇變壓器的并聯(lián)運(yùn)行臺(tái)數(shù)；二是對(duì)用電負(fù)荷波動(dòng)大的區(qū)域，在常年運(yùn)行的變壓器的基礎(chǔ)上．增設(shè)小容量變壓器，以供供低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行。三是如果用電負(fù)荷常年小于或等于30%。要使用容量較小變壓器．四是使用多臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)變壓器特性負(fù)荷分布情況及變化規(guī)律，合理調(diào)整運(yùn)行變壓器，使特性好，損耗小的變壓器運(yùn)行，而特性差、損耗大的變壓器當(dāng)做備用，達(dá)到降低變壓器運(yùn)行總損耗的目的。

2.7 調(diào)整三相負(fù)荷平衡度。

變壓器在同樣負(fù)載時(shí)，三相不平衡度在最大時(shí)，其功率損耗是三相平衡時(shí)的3倍，同樣原理，三相負(fù)荷最大不平衡時(shí)變壓器負(fù)荷的無(wú)功功率損耗是三相平衡時(shí)的3倍，變壓器的三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行，不但影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及供電質(zhì)量，而且會(huì)產(chǎn)生零序電流，增加磁滯和渦流損耗。因此，變壓器要確保三相負(fù)荷平衡分配，要加強(qiáng)負(fù)荷側(cè)管理，定期測(cè)試三相電流平衡度;運(yùn)用負(fù)荷終端管理系統(tǒng)等信息技術(shù)手段長(zhǎng)期關(guān)注配變的平衡運(yùn)行。同時(shí)，要加強(qiáng)關(guān)注變壓器運(yùn)行過(guò)程中的各種現(xiàn)象和問(wèn)題，加強(qiáng)檢修與控制，最大限度的減少因停電帶來(lái)的損失。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，變壓器的損耗在整個(gè)電網(wǎng)線損中占有很大比例，選擇合適的供配電系統(tǒng)中的變壓器及其運(yùn)行方式，通過(guò)各種技術(shù)措施促進(jìn)電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，才能提高變壓器的工作效能，才能節(jié)約成本，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

[1] 李曉亮.供配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析.電氣應(yīng)用.2008,(10).

[2] 王正風(fēng)，變壓器容量選擇與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].變壓器，2006，43(3)：30-32.

[3] 曹文選.變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].農(nóng)村電氣化,1996, (09):34-35.