高能耗變壓器的節(jié)能改造研究

摘 要：針對高能耗變壓器的節(jié)能改造，結(jié)合實踐，做了簡單的論述，總結(jié)了節(jié)能改造策略，共享給相關(guān)人員參考。從節(jié)能改造實際來說，為降低設(shè)備運行能耗，要選擇新型節(jié)能型變壓器，采取諧波降耗等措施，減少能源消耗，提高運行效益。

關(guān)鍵詞：高能耗；變壓器；節(jié)能改造；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）36-0098-02

前 言

基于變壓器運行原理了解，其主要性能指標(biāo)包括空載損耗和負(fù)載損耗等變量相關(guān)。在實際運行中，通過調(diào)整變壓器繞組參數(shù)和電流密度等，實現(xiàn)最佳匹配，進(jìn)而減少變壓器空載損耗以及負(fù)載損耗。在進(jìn)行節(jié)能改造時，對變壓器裝置，采取有效的降能耗措施，提升變壓器的性能水平，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運行。

1 改造原則

煤礦供電系統(tǒng)改造中，高能耗變壓器改造，要堅持相應(yīng)的具體。具體如下：①在改造實踐中，全面貫徹各項方針政策以及法規(guī)，依據(jù)煤礦安全設(shè)計相關(guān)規(guī)范以及技術(shù)規(guī)程，開展改造設(shè)計。②基于小工程量、低改造成本、高效率原則，做好供電現(xiàn)狀的調(diào)查，對可利用的變壓器設(shè)備，進(jìn)行技術(shù)改造或者更換，提高運行效率。③對制定的變壓器優(yōu)化改造方案，要進(jìn)行合理性和經(jīng)濟(jì)性的論證分析，確保供電系統(tǒng)運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性。

2 高能耗變壓器的節(jié)能改造分析

2.1 技術(shù)改造思路

通過對煤礦企業(yè)使用的高耗能變壓器，進(jìn)行性能指標(biāo)的調(diào)查以及分析，明確因為變壓器裝置的容量不同，而且生產(chǎn)廠家不同，加之使用的圖紙不同等，多重因素的影響下，使得變壓器裝置的原始參數(shù)差距較大，比如鐵芯材質(zhì)等。以S11型變壓器為例，在進(jìn)行降耗改造時，重點從電磁重新設(shè)計以及絕緣部分等入手，對可以再利用的鐵芯和油箱等，要積極利用，降低改造成本。通過對構(gòu)件進(jìn)行改造，提升機(jī)械強(qiáng)度以及穩(wěn)固性[1]。

2.2 節(jié)能改造方案

從變壓器節(jié)能改造實踐來說，多采取以下改造措施：①只改繞組。若鐵芯材質(zhì)能夠達(dá)到使用要求，經(jīng)過性能試驗后，重新對變壓器繞組進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，將鋁線圈增匝，給替換為銅線圈。不僅能夠增加高壓繞組的匝數(shù)，以及低壓繞組的匝數(shù)，減小磁通密度，最終達(dá)到變壓器空載損耗指標(biāo)。②既改造線圈，同時又改造部分鐵芯。從煤礦使用的變壓器實際來說，部分變壓器裝置鐵芯材質(zhì)比較差，加之鐵損以及銅損較大，只進(jìn)行繞組改造，無法達(dá)到低損耗運行的標(biāo)準(zhǔn)。為降低損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗運行，必須要同時改造主級鐵芯，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗運行。③陣容改造。從使用的變壓器來說，部分變壓器主主變設(shè)計相對緊湊，鐵芯窗口大小無法滿足實際需要，經(jīng)過計算很多無法改造成同容量的變壓器，但是能夠改造為下一容量的變壓器。舉例來說，原來使用的是S9-8000kVA型變壓器裝置，可改造為S11-6300kVA型號變壓器裝置。不僅可以達(dá)到變壓器負(fù)荷需求，還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)換使用。

3 高能耗變壓器的節(jié)能改造實例分析

以煤礦版塊實施2018年變壓器節(jié)能改造項目為例，分析高能耗變壓器的節(jié)能改造，做如下論述：

3.1 使用新型節(jié)能型變壓器

為提高變壓器裝置的運行效率，降低能源消耗，提高節(jié)能效率，采取更換高性能變壓器裝置的方式，能夠獲得不錯的效果。使用此類低消耗的裝置，減少設(shè)備空載運行時的負(fù)載損耗和漏磁損耗等，進(jìn)而減少繞組生產(chǎn)的損耗。從當(dāng)前使用的變壓器裝置來說，具有高效率和低損耗優(yōu)勢的設(shè)備，主要為非晶合金鐵芯變壓器設(shè)備。在實際應(yīng)用中，能夠減少變壓器設(shè)備鐵損，進(jìn)而降低了設(shè)備的能源消耗。此變壓器節(jié)能改造項目中，使用了大量的新型節(jié)能設(shè)備，具體如表1所示。隨著變壓器制造技術(shù)水平的不斷提升，越來越多的高性能變壓器設(shè)備進(jìn)入市場，供使用單位選擇。以S11系列變壓器為例，相比目前使用的S7-S9變壓器，在節(jié)能將損耗方面，其有著極大的優(yōu)勢，空載情況下，可以降耗30%，而且承載能力更強(qiáng)，空載電流可以下降40%，有著很好的節(jié)能降耗效果。

3.2 優(yōu)化變壓器運行方式

為提高變壓器運行的效率，降低能耗，需要優(yōu)化變壓器運行方式。在具體改造中，要做好變壓器設(shè)備運行負(fù)荷范圍的調(diào)查統(tǒng)計。根據(jù)負(fù)荷范圍，來選擇變壓器運行臺數(shù)以及容量，進(jìn)而提高設(shè)備運行效率，減少電能的使用，降低變壓器運行損耗。一般來說，變壓器運行負(fù)載的范圍處于50～70%，運行效率很高，并且損耗很低。若設(shè)備選擇不當(dāng)，除了會造成大量損耗，降低設(shè)備運行效率。具體來說，若選擇的變壓器設(shè)備，其容量很小，那么會增加變壓器運行負(fù)載，進(jìn)而增加設(shè)備運行的損耗[2]。若容量很大，極易造成空耗。綜合分析，在選擇變壓器以及運行臺數(shù)時，要結(jié)合負(fù)荷范圍合理選擇。若變壓器設(shè)備的有功損耗達(dá)到最小時，那么負(fù)荷范圍可以接近50%，此時設(shè)備運行的效率不僅能夠達(dá)到最高，而且能源消耗會很小，處于最佳運行狀態(tài)。除此之外，為保證變壓器裝置實現(xiàn)最優(yōu)運行，可考慮優(yōu)化組織的方式運行，從無功損耗最少、有功損耗最少、綜合損耗最少方面入手。

3.3 變壓器負(fù)載的經(jīng)濟(jì)分配

一般來說，負(fù)荷率變化，會帶動著變壓器運行損耗。當(dāng)變壓器設(shè)備處于低負(fù)荷運行，或空載運行狀態(tài)下，損耗以鐵損為主。負(fù)荷不斷增加，超過相應(yīng)的范圍時，負(fù)載損耗將會發(fā)揮主導(dǎo)作用。每個變壓器設(shè)備，都具有最佳負(fù)荷率，實際運行的過程中，設(shè)備損耗會達(dá)到最低，運行效率會達(dá)到最高，即經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。從變壓器實際運行來說，無法確保其始終處于最佳狀態(tài)，因此不需要刻意要求負(fù)荷率保持穩(wěn)定，只要其處于相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)即可，保證運行效益。

3.4 實施諧波降耗

從影響變壓器損耗的因素來說，既包括內(nèi)在因素，也包括外業(yè)因素，以諧波為主。一般來說，諧波含量越低，那么對變壓器損耗就越小，相反則越大，因此為實現(xiàn)變壓器節(jié)能減損，采取控制諧波的方法，能夠獲得不錯的效果。使用濾波器，可以減少10%左右的損耗，提高變壓器設(shè)備的運行效益[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，對高能耗變壓器設(shè)備，進(jìn)行節(jié)能改造，能夠減少運行能耗，提高設(shè)備的運行經(jīng)濟(jì)效益。在具體實踐中，結(jié)合變壓器的實際情況，采取相應(yīng)的節(jié)能改造措施，比如更換高性能變壓器等，提高運行效率，減少能源消耗，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉漢立.油田電網(wǎng)35kV級高耗能變壓器節(jié)能技術(shù)改造[J].石油石化節(jié)能，2018，8（06）：57～58+11.

[2]應(yīng) 俊，阮萬江，周 潔.油田10kV采油井配電變壓器節(jié)能降耗技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2016，6（09）：57～59+6.

[3]楊 彬，仇一鳴，楊立永.大型變壓器的節(jié)能降耗與經(jīng)濟(jì)運行[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（26）：226.

收稿日期：2018-11-17

作者簡介：韋天祥（1967-），男，機(jī)電工程師，從事煤炭生產(chǎn)工作。