10kV配電變壓器節(jié)能降耗技術(shù)研究

【摘要】10kv的配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)的無功損耗是非常嚴(yán)重的，占到整個輸電系統(tǒng)的45%，因此實現(xiàn)10kv配電變壓器的節(jié)能降耗是輸電配電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)。在整個電力系統(tǒng)中，電能消耗的主體是城市，實現(xiàn)城市配電網(wǎng)的節(jié)能降耗就是提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要內(nèi)容。本文針對10kv配電變壓器的現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)這種配電變壓器有很大的發(fā)展前景，結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，提出了節(jié)能降耗的途徑，對于提高10kv配電變壓器性能，降低能耗，提高供電效率，保證配電變壓器安全經(jīng)濟(jì)的運行具有重要的現(xiàn)實意義。

【關(guān)鍵詞】10kv配電變壓器；節(jié)能降耗；途徑

電力作為優(yōu)質(zhì)的二次能源，在能源生產(chǎn)、輸送等方面具有重要的用途。配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運行具有重要的發(fā)展前景，眾所周知，電壓器是電力系統(tǒng)重要的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備，同時也是也是電力系統(tǒng)中較大的電能消耗最大的設(shè)備。隨著10kv配電變壓器的運行時間不短加長，變壓器損耗在整個電力系統(tǒng)的損耗中所占的比例將近達(dá)到一半，本文針對配電變壓器經(jīng)濟(jì)性分析，表明了配電變壓器的節(jié)能降耗具有很大的潛力，對于改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量具有重要的意義。

一、我國10kV配電變壓器節(jié)能降耗技術(shù)現(xiàn)狀

配電變壓器在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，但同時也造成了巨大的電能損耗，因此開展配電變壓器的研究對于降低電能損耗來說非常重要。目前我國的配電變壓器還保留著傳統(tǒng)的配電技術(shù)，只有少數(shù)地區(qū)采用了新型節(jié)能型變壓器，這種變壓器在降低變壓器損耗，實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行方面有很大的優(yōu)勢。

我國10kV配電變壓器的發(fā)展，主要經(jīng)歷了以下幾個階段。在20世紀(jì)60年代后期，我國的電力系統(tǒng)的發(fā)展剛剛起步，國家強(qiáng)制性的采用了S7系列低損耗配電變壓器，替代了50年代使用的高能耗變壓器。從20世紀(jì)末期，我國又進(jìn)行了電網(wǎng)改造，由S9系列替代了S7系列。但是這兩次大規(guī)模的變革，新產(chǎn)品僅比老產(chǎn)品降低8%左右。隨著我國電力技術(shù)的發(fā)展，在節(jié)能型變壓器相關(guān)的研究理論取得了不少的成果。但是與發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)的節(jié)能降耗配電變壓器相比還存在著較大的差距，我國在10kV配電變壓器的節(jié)能降耗方面還需加大研究力度，縮小和發(fā)達(dá)國家的差距，實現(xiàn)全國覆蓋，對有效提高配電變壓器提出了更高的要求。

二、10kV配電變壓器節(jié)能降耗的關(guān)鍵技術(shù)

1、新材料的應(yīng)用和新工藝的改進(jìn)

目前我國在配電變壓器上主要采用鋁合金或者鋼鐵，這種材料易腐蝕，電阻大，嚴(yán)重的消耗了電能。在這種現(xiàn)實情況下，可以采用新型的材料來降低能耗，目前主要有兩種材料比較受歡迎。第一，采用無氧銅材料可以有效的降低配電變壓器的線圈的內(nèi)阻，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。而且無氧銅材料還具有加工工藝簡便，取材方便、成本低的特點，同時還有利于10kV配電變壓器抵抗短路的能力。第二，采用非晶體合金材料作為10kV配電變壓器的磁體材料。非晶體合金材料制作的鐵芯可以有效降低電磁能的損耗，從而提高10kV配電變壓器的經(jīng)濟(jì)性。

目前10kV配電變壓器的制造工藝還是采用傳統(tǒng)的工藝，要想實現(xiàn)大幅度的節(jié)能降耗，就必須采用新工藝來設(shè)計制造變壓器?？梢酝ㄟ^現(xiàn)代化的電子計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)控加工，這樣不僅可以實現(xiàn)加工零件的精度控制，更可以提高配電變壓器的性能，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以目前的現(xiàn)狀來看，零件的加工精度已經(jīng)達(dá)到了0.14mm，這樣可以大大降低配電變壓器在運行過程中的空載損耗。另外，還可以通過優(yōu)化配電變壓器的布局來降低電能損耗。目前我國主要是采用新型的線圈布置方式，這種布置方式可以有效較小渦流的大小，達(dá)到降低損耗的目的。還有一種就是采用新型繞組結(jié)構(gòu)，主要是采用自粘型換位導(dǎo)線控制漏磁現(xiàn)象，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2、自動調(diào)壓器

由配電變壓器的有用損耗與配電網(wǎng)的電壓的關(guān)系式可知，可以通過變壓器的負(fù)載分接頭檔位安裝對應(yīng)補(bǔ)償電容器的技術(shù)手段來適量的優(yōu)化和調(diào)整配電網(wǎng)的運行電壓。自動調(diào)壓器是一種根據(jù)工程實際，可以根據(jù)配電變壓器的實際輸入電壓值自動調(diào)節(jié)配電系統(tǒng)的內(nèi)部電壓值，同時保證整個配電系統(tǒng)電壓輸入穩(wěn)定。自動調(diào)壓器實際上就是利用三相耦合變壓器，使輸入電壓值在正常值的3%內(nèi)自動調(diào)節(jié)，利用內(nèi)部相應(yīng)控制器對整個系統(tǒng)的電壓進(jìn)行實時控制，實現(xiàn)最大量的節(jié)能降耗。實驗表明，當(dāng)配電變壓器的運行電壓達(dá)到配電系統(tǒng)電壓值的6%時，隨著比例的增加，內(nèi)部的鐵損也會大大增加。所以配電變壓器在實際運行的過程中，通過相應(yīng)的設(shè)備控制來避免配電變壓器的電壓值過大，正常的情況下采用上述的自動調(diào)壓器。

3、以配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運行方式

配電變壓器的能耗不僅與配電器的制造材料、加工工藝等有關(guān)，而且還和配電變壓器的運行方式有很大的關(guān)系。因此優(yōu)化配電變壓器的運行方式具有現(xiàn)實的意義。我國目前采用的仍然是傳統(tǒng)的配電變壓器的運行方式，這種傳統(tǒng)的變壓器的運行方式不夠合理，導(dǎo)致了變壓器的運行能耗很高，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)性的要求。為了解決運行方式的不合理性，本文提供了一個可行的措施，這種措施在實際的應(yīng)用中，已經(jīng)得到了證實。在實際配電系統(tǒng)中，可以采用無功耗補(bǔ)償?shù)姆绞?。具體措施為，在配電系統(tǒng)中安裝并聯(lián)變壓器無功補(bǔ)償元件，這樣可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率。常用的方式還包括，一是配電變壓器的分組補(bǔ)償，在低壓安裝并聯(lián)無功耗元器件。二是采取先進(jìn)的技術(shù)手段保持變壓器運行時三項符合長期處于平衡的工作狀況。

4、確定變壓器間負(fù)載的經(jīng)濟(jì)分配

進(jìn)過點差可以發(fā)現(xiàn)，變壓器在運行條件不變的情況下，各負(fù)載的所分擔(dān)的電壓是不同的，導(dǎo)致了變壓器的有功損耗和無功損耗有很大的差別。因此有必要在10kV配電變壓器正常運行的基礎(chǔ)上對負(fù)載量進(jìn)行重新分配，使各負(fù)載在最優(yōu)電壓下工作，是配電系統(tǒng)的功耗降到最低，達(dá)到配電變壓器的節(jié)能降耗。

5、改進(jìn)配電變壓器的三相負(fù)荷

降低配電變壓器運行損耗一個重要技術(shù)手段就是通過調(diào)整三相負(fù)荷的平衡性使配電變壓器基本處于平衡。在實際配電變壓器中，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，會導(dǎo)致負(fù)序電壓，使系統(tǒng)電壓發(fā)生波動，因此也影響了配電系統(tǒng)的能耗。配電變壓器三相不平衡時，不僅增加了自身的能耗，還會增加線路的損耗，因此必須要進(jìn)行三相電的平衡。目前主要采取以下措施來實現(xiàn)三相平衡：配電變壓器盡可能選擇在負(fù)荷的中心位置。目前在我國，還不夠重視三相電的平衡的研究，要彌補(bǔ)這種缺陷就必須加大對三相電平衡的研究力度，盡快實施到配電變壓器中，這是一個行之有效的方法。

結(jié)束語

在我國的電力系統(tǒng)的不斷完善所采取的措施中，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的低損耗最重要的技術(shù)手段就是對配電變壓器進(jìn)行創(chuàng)新，以上提到的幾種措施是目前國外較為先進(jìn)的技術(shù)手段，由于技術(shù)水平的限制，使其應(yīng)用范圍還比較窄。對于10kV配電變壓器的革新是時代發(fā)展的要求，是實現(xiàn)大幅度節(jié)能降耗最重要的環(huán)節(jié)。因此在配電變壓器的實際研究中，加大節(jié)能降耗措施的實施力度，盡快在國內(nèi)得到普及。

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