淺談變壓器節(jié)能

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淺談變壓器節(jié)能

馬克?拉蒙多拉

Make an Energy Transformation

Mark Lamendola

1　最佳負(fù)載率

一般情況下，變壓器工作時(shí)的負(fù)荷率都在35%左右，如果干式變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，則會(huì)在出風(fēng)口散發(fā)大量的熱氣。一些數(shù)據(jù)顯示，將變壓器的負(fù)荷率提高到某個(gè)數(shù)值時(shí)（如85%）可使其達(dá)到最高的工作效率，但提高變壓器的工作效率并不是僅改變這一個(gè)因素就能實(shí)現(xiàn)的。

首先，根據(jù)變壓器型號(hào)和生產(chǎn)廠家的不同，變壓器達(dá)到最高工作效率時(shí)的負(fù)載率是不同的。廠家會(huì)提供一個(gè)最佳運(yùn)行工況的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图白罴沿?fù)載值，但由于存在制造公差，這個(gè)數(shù)據(jù)雖然很接近真實(shí)值，但不會(huì)十分精確。

無(wú)論采用何種方式，由于其中的影響因素很多（如能源效率等），計(jì)算所得的負(fù)載率與變壓器實(shí)際運(yùn)行中的負(fù)載率都無(wú)法精確匹配。需要注意的是，負(fù)載值越接近最佳負(fù)載值，效率的提高速度會(huì)越慢。若制造商提供的最高工作效率時(shí)的負(fù)載率是88%，那么變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)負(fù)載率即使只達(dá)到75%，也要比35%時(shí)的工作效率高很多，關(guān)鍵是要避免嚴(yán)重的過(guò)載或負(fù)荷過(guò)低的現(xiàn)象發(fā)生。

2　舉例——通過(guò)增加變壓器數(shù)量節(jié)約能源

通常認(rèn)為節(jié)約能源就是在事后做一些額外的措施（如增加絕緣等）以減少熱損失。但是，也可以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)不同的設(shè)計(jì)方案建立節(jié)能模型。有一個(gè)典型的案例是增加配電饋線和變壓器來(lái)節(jié)約能源。

通常情況下，基本電力設(shè)施的能源效率都較低，不是因?yàn)橛幸庖速M(fèi)能源，而是沒(méi)有刻意去節(jié)約能源。

圖1　中心位置變壓器

商業(yè)及工業(yè)設(shè)備通常使用的電壓是480/277V 與208/120V的組合。一般情況下，電力公司服務(wù)器提供的電壓是480V，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換后的電壓是277V。對(duì)于一般的辦公室和使用設(shè)備，所需的電壓是120V，這就需要降壓變壓器將電壓轉(zhuǎn)換為208/120V，通常做法是設(shè)置一個(gè)大的變壓器（見(jiàn)圖1）和一個(gè)綜合面板，這種做法會(huì)節(jié)省設(shè)計(jì)師的時(shí)間，但會(huì)增加建筑成本與操作成本。

理想情況下，應(yīng)盡可能地將480V電纜布滿整個(gè)建筑，到目前為止，所有饋線采用的電壓都是480V，只有少數(shù)分支線路采用較低電壓。首先，達(dá)到相同功率的條件下，電壓采用480V時(shí)要比采用120V節(jié)省更多的人力和物力。更重要的是，當(dāng)電壓為480V時(shí)，配電系統(tǒng)自身的效率就較高。120V的變壓器的位置越接近那些使用120V電壓的負(fù)載，系統(tǒng)的效率將會(huì)越高，因此可以采用以下一些較高效的做法。

1）將中心位置的一個(gè)大變壓器替換成幾個(gè)放置在不同位置的小變壓器（480V～120/208V），盡量縮短208/120V分支線路的長(zhǎng)度，提高效率。

2）對(duì)使用277V電壓的負(fù)載采用類(lèi)似的方法。將中心位置的一個(gè)大變壓器替換成幾個(gè)放置在不同位置的小變壓器（480V～480/277V）?；蛘呖紤]是否可以用480V電壓替代277V電壓，因?yàn)樵谀承?yīng)用中（如典型的照明和再熱箱）是可以使用480V電壓代替的。

采用這種方式確實(shí)會(huì)增加額外的花費(fèi)，但單是建筑能耗所節(jié)約的能源就足以彌補(bǔ)這些消耗，并且這種節(jié)能將存在于這些建筑基礎(chǔ)設(shè)施的整個(gè)生命周期內(nèi)。

3　變壓器溫升

在選擇高效率變壓器時(shí)，溫升也是一個(gè)重要因素。在相同負(fù)載率的情況下，變壓器的溫升越低，效率越高。溫升隨變壓器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量（如一個(gè)好的變壓器產(chǎn)生的熱量會(huì)較少）和散發(fā)熱量的不同而變化。雖然銅繞組變壓器（見(jiàn)圖2）的成本較高，但使用過(guò)程中所節(jié)約的能耗通?？梢詮浹a(bǔ)這部分成本。

一些專(zhuān)用變壓器通常要求更高，例如，需要優(yōu)化照明或高峰變量加載等。

圖2　銅繞組變壓器（圖片來(lái)源：英國(guó)多林金德斯利有限公司制造書(shū)籍/思想庫(kù)）

4　變壓器安裝位置

變壓器盡量不要安裝在通風(fēng)不暢（如排風(fēng)口貼近墻壁）或靠近熱源（如其他產(chǎn)熱設(shè)備）的位置。在商業(yè)建筑中，這種通風(fēng)不良的安裝位置通常被稱為“設(shè)備壁櫥”，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是為了節(jié)省空間。

上述這些不正規(guī)的安裝位置（特別是涉及到工作空間時(shí)）違反了NEC及OSHA中的相關(guān)規(guī)定，而且也違背了物理學(xué)定律。這不僅給維修人員帶來(lái)危險(xiǎn)，同時(shí)也降低了設(shè)備的工作效率和可靠性，給用戶帶來(lái)不必要的散熱和噪音，造成火災(zāi)隱患。

造成這些“設(shè)備壁櫥”存在的原因并不是建筑師不了解空間的需求，而是建筑師了解得不夠充分，不能說(shuō)服建造者或者業(yè)主為這部分空間買(mǎi)單。若能在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行良好的溝通，空間問(wèn)題可以很好地解決。作為負(fù)責(zé)商業(yè)樓宇投標(biāo)項(xiàng)目的承包商，可以考慮為當(dāng)?shù)氐慕ㄖ熀涂偝邪膛e辦一些免費(fèi)的講座。這樣可以幫助他們避免一些錯(cuò)誤，而且在他們需要推薦一位優(yōu)秀的電氣承包商時(shí)，會(huì)優(yōu)先考慮你。

于娟翻譯自http://ecmweb.com/electrical-testing/make-energy-transformation，肖昕宇校對(duì)。