配電節(jié)能變壓器的應(yīng)用及管理

王東輝

【摘 要】本篇文章針對(duì)配電變壓器在實(shí)際工作運(yùn)行的過(guò)程中，所出現(xiàn)的資源耗損過(guò)大的問(wèn)題以及一些其他常見的問(wèn)題，進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，并且全面深入的研究了應(yīng)該如何正確使用配電變壓器，對(duì)其中的一些節(jié)能技術(shù)應(yīng)用提出了建議。

【關(guān)鍵詞】配電技術(shù)；變壓器；節(jié)能技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)于電力資源的需求也越來(lái)越大，現(xiàn)目前，全國(guó)的電力供電都呈現(xiàn)出了供應(yīng)不足的現(xiàn)象，尤其是在一些電力使用較多的季節(jié)，電力供應(yīng)顯得尤為緊張，這些情況已經(jīng)成為了制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)以更快速發(fā)展的枷鎖嗎，所以，必須要提高全國(guó)范圍內(nèi)的電力能源發(fā)展速度。但從我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式來(lái)看，依然還有很大一部分的生產(chǎn)企業(yè)停留在傳統(tǒng)的粗放式的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式之上，而完全依靠不斷提高能耗來(lái)作為提升電力供應(yīng)的也是極為不科學(xué)的。

本篇文章主要針對(duì)我國(guó)目前各個(gè)電力企業(yè)中所使用的配電變壓器自身在實(shí)際中應(yīng)用的特點(diǎn)，對(duì)配電變壓器中的節(jié)能技術(shù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了全面詳細(xì)的分析，期望能從分析的結(jié)果中找到完全能夠使用在配電變壓器的節(jié)能中技術(shù)中的更為科學(xué)合理并具有安全可靠性的應(yīng)用技術(shù)，為其他相關(guān)的行業(yè)的人員提供一定的參考作用。

1.電力生產(chǎn)的現(xiàn)狀

從整個(gè)電力生產(chǎn)、消費(fèi)、供應(yīng)等幾個(gè)組成電力生產(chǎn)和使用的主要環(huán)節(jié)來(lái)看，在電力生產(chǎn)輸配的過(guò)程中還有著巨大的發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿ΑＴ陔娏ζ髽I(yè)的輸配電設(shè)備型號(hào)中，我國(guó)所采用的主要是一種使用數(shù)量和使用范圍都是最大的輸配電變壓器設(shè)備。就現(xiàn)目前來(lái)說(shuō)，輸配電變壓器自身的耗損在整個(gè)輸配電系統(tǒng)耗損的三分之一以上，通過(guò)這點(diǎn)我們可以明確的看出，大力的發(fā)展配電節(jié)能變壓器自身的科技技術(shù)以及應(yīng)用的范圍，這對(duì)于我國(guó)電力設(shè)備的節(jié)能發(fā)展前景以及電力的供應(yīng)有著極其重要的意義。

2.配電變壓器概述

2.1配電變壓器的工作原理

變壓器自身的效能和工作原理幾乎是所有人都知悉的，事實(shí)上，配電變壓器自身的運(yùn)作原因也主要是通過(guò)電池感應(yīng)的技術(shù)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的電流輸出工作。在配電變壓器的結(jié)構(gòu)中，通常都是將高壓的繞組以及低壓的繞組分開在兩邊，其中又根據(jù)所連接不同來(lái)區(qū)分不同的繞組名稱，與電源所直接連接的叫做初級(jí)繞組，而與負(fù)載所直接連接的稱之為次級(jí)繞組。初級(jí)和次級(jí)這兩組繞組之間只有磁性的耦合關(guān)系，沒有任何電能上的聯(lián)系。而當(dāng)初級(jí)繞組直接連接上變電壓的時(shí)候，可以產(chǎn)生交變電流，并且根據(jù)電感生磁和磁感生電的感應(yīng)原理，交變電流能夠直接將鐵芯中的電源電壓改變到與之相同的評(píng)論，變成交變磁通，交變磁通在運(yùn)行的過(guò)程中直接與初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間產(chǎn)生相同的頻率，從而能夠感應(yīng)到電勢(shì)。而在這個(gè)過(guò)程中，如何改變了初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的匝數(shù)，就可以直接改變次級(jí)繞組附帶的電壓，如果在次級(jí)繞組之上直接連接上負(fù)載，就可以使得交流正常的輸入，這樣就使得能在配電變壓器中實(shí)現(xiàn)了不同等級(jí)的電壓等級(jí)電能的向外傳遞 [1]。

2.2配電變壓器的損耗分析

配電變壓器的損耗具體可以分為有功損耗和無(wú)功損耗，下面逐一具體分析。

2.3有功損耗

有功損耗是指配電變壓器在實(shí)際工作過(guò)程中，在產(chǎn)生有功功率而伴隨產(chǎn)生的損耗。有功損耗可以分為鐵損和銅損。

①鐵損。鐵損是指磁滯、渦流損耗及電流在初級(jí)線圈電阻上的損耗，它是鐵芯發(fā)熱，以熱能的形式散發(fā)損耗。鐵損又可以細(xì)分為渦流損耗和磁滯損耗。當(dāng)變壓器工作時(shí)，鐵芯中有磁力線穿透，由于電磁感應(yīng)原理的作用，使得線圈中的電流自成閉合回路且呈渦流狀旋轉(zhuǎn)，因此稱之為渦流，渦流在鐵芯中的流動(dòng)使得鐵芯發(fā)熱消耗能量，這一部分的損耗就稱之為渦流損耗。

當(dāng)交流電流通過(guò)配電變壓器時(shí)，通過(guò)變壓器硅鋼片的磁力線其大小和方向呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化，使得硅鋼片互相摩擦放出熱能，這一部分損耗的熱能就是磁滯損耗。

②銅損。銅損是指配電變壓器線圈電阻所引起的損耗。當(dāng)電流通過(guò)線圈電阻時(shí)，會(huì)發(fā)熱散發(fā)能量，這時(shí)一部分電能就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏幌?，稱之為銅損。

2.4無(wú)功損耗

配電變壓器的無(wú)功損耗主要是指在進(jìn)行變壓與能量傳遞過(guò)程中所造成的損耗，因?yàn)檫@部分損耗并沒有產(chǎn)生實(shí)際的有功功率，因此，稱之為無(wú)功損耗。無(wú)功損耗可以分為兩部分，一部分是由建立變壓器主磁路磁通的勵(lì)磁電流引起的，這部分損耗與負(fù)載電流無(wú)關(guān)，是一個(gè)恒定量；另一部分是由變壓器繞組的阻抗和流經(jīng)繞組的電流構(gòu)成，這部分損耗是與負(fù)載電流有關(guān)的，負(fù)載電流越大，這部分損耗就越大。

需要說(shuō)明的是，配電變壓器是一個(gè)典型的大型感性負(fù)載，其容量越大，則無(wú)功損耗就越大，同時(shí)也會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾，因此，配電變壓器的容量并不是越大越好。

3.配電變壓器的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用探討

采用新型材料和工藝降低配電變壓器運(yùn)行損耗。

（1）采用新型導(dǎo)線。

配電變壓器的導(dǎo)線可以采用無(wú)氧銅，以降低線圈內(nèi)阻，從而有利于降低配電變壓器運(yùn)行中的鐵損和銅損，進(jìn)而降低配電變壓器的運(yùn)行損耗。例如，目前已經(jīng)投入使用的高溫超導(dǎo)配電變壓器，就是采用了超導(dǎo)線材取代了傳統(tǒng)的銅芯線材，從而降低了變壓器的損耗，同時(shí)，還間接提高了變壓器的抗短路性能[2]。

（2）優(yōu)化磁體材料。

配電變壓器的磁體材料也可以進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，以降低磁滯損耗。近年來(lái)，研究頗熱的非晶合金材料，相較于傳統(tǒng)的磁體，具有更加優(yōu)良的磁化和消磁性能，利用這一類材料制作鐵芯，不僅可以明顯降低配電變壓器的鐵損，而且還能夠降低配電變壓器的無(wú)功損耗，提高配電變壓器的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

（3）改進(jìn)制造工藝。

在制造工藝上實(shí)施改進(jìn)，以降低配電變壓器的運(yùn)行損耗。例如，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控加工系統(tǒng)，對(duì)變壓器內(nèi)部的硅鋼片進(jìn)行加工，從厚度、界面形狀等，都完全能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制。目前的加工精度已經(jīng)達(dá)到0.18mm，如此薄的硅鋼片的應(yīng)用，大大降低了配電變壓器運(yùn)行過(guò)程中的空載損耗。

（4）布置新結(jié)構(gòu)。

除了應(yīng)用新型材料、新型加工工藝等技術(shù)手段之外，還可以通過(guò)采用新的結(jié)構(gòu)布置形式等手段來(lái)降低配電變壓器運(yùn)行中的損耗。目前的研究熱點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面：采用新型繞組結(jié)構(gòu)和采用新型線圈布置方式。

4.結(jié)語(yǔ)

在配電變壓器的實(shí)際配電輸出的過(guò)程中，會(huì)由于變壓器自身所感性負(fù)載這個(gè)特性，早成整個(gè)配電變壓器在運(yùn)作的過(guò)程中出現(xiàn)極大的耗損，對(duì)此，將配電變壓器加入節(jié)能技術(shù)理念實(shí)施已經(jīng)到了迫在眉睫的地步。本篇文章所結(jié)合了配電源變壓器在實(shí)際使用過(guò)程中造成損耗的主要構(gòu)成原因，全面詳細(xì)的討論在在如何將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到配電變壓器之中。節(jié)能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于整個(gè)輸配電能源這個(gè)環(huán)節(jié)有著巨大的便捷性，而且對(duì)于不斷的研究和配電節(jié)能技術(shù)的指導(dǎo)有著重大的意義，因而本論文的研究成果是值得推廣的。當(dāng)然，對(duì)于配電變壓器的節(jié)能技術(shù)，遠(yuǎn)不止本論文所討論的這些技術(shù)應(yīng)用，更多的節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用有待于廣大配電技術(shù)工作人員共同努力，才能夠最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)輸配電節(jié)能技術(shù)的真正提高和發(fā)展應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]巴圖孟克.電氣節(jié)能設(shè)計(jì)需關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2007（06）.

[2]史公鋒，胡順婷.縣級(jí)供電企業(yè)如何搞好降損節(jié)能工作[J].中國(guó)電力教育，2008（S2）.