淺談低壓配電變壓器節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)

宛立達(dá)

（大慶油田裝備制造集團(tuán)，黑龍江 大慶 163000）

電力系統(tǒng)的發(fā)展在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用中尤為廣泛，已經(jīng)遍布了人們生活的大小角落。如今科技產(chǎn)品、電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用對(duì)電力系統(tǒng)帶來了不小的發(fā)展壓力，如何秉承我國(guó)綠色節(jié)能環(huán)保可持續(xù)的發(fā)展思想，在電力系統(tǒng)的核心技術(shù)中不斷改革創(chuàng)新，使城市供電更為穩(wěn)定，使斷電應(yīng)急預(yù)案更為全面便利，成為我國(guó)當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的首要任務(wù)。而本文則會(huì)重點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)核心技術(shù)——低壓配電變壓器的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，希望能夠總結(jié)出低壓配電變壓器的主要發(fā)展方向，為相關(guān)的專業(yè)工作者提供參考依據(jù)。

1 低壓配電變壓器的主要作用與發(fā)展歷程

1.1 低壓配電變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用

變壓器在我國(guó)電力系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展中應(yīng)用非常廣泛，它的安裝使用可以有效地降低電力系統(tǒng)的電能損耗，而在眾多變壓器當(dāng)中，屬低壓配電變壓器的應(yīng)用最為廣泛。應(yīng)用變壓器的最終目的是實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力系統(tǒng)的更好平穩(wěn)發(fā)展，所以首先在變壓器的應(yīng)用上，我們便應(yīng)該重視變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)損耗，降低變壓器的損耗，而后保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，最后才能提升我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，變壓器在電力系統(tǒng)中工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所消耗的電能可達(dá)到整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)電量的10%左右，這種現(xiàn)象不僅僅存在于我國(guó)，在其他各國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展中，如何降低變壓器的電能損耗都是一個(gè)不小的難題。低壓配電電壓器是目前應(yīng)用最廣泛的變壓器之一，針對(duì)電力系統(tǒng)的產(chǎn)能分析，低壓配電變壓器可以輕松地使用大部分的電力系統(tǒng)，變壓器在電力系統(tǒng)的主要作用是起到一個(gè)電力存儲(chǔ)、電力容器的作用，為了降低變壓器在電力系統(tǒng)運(yùn)作中的核心成本，不少國(guó)家開始嘗試推導(dǎo)變壓器在工作時(shí)的電磁原理，在這一方面小有所成的國(guó)家最早的當(dāng)屬美國(guó)，通過對(duì)變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)的工作分析，將短路阻抗、渦流損耗和短路機(jī)械力進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算，從而推導(dǎo)出非晶合金材料，這一材料則是在美國(guó)誕生的。通過這一材料，美國(guó)成功地實(shí)現(xiàn)了在電力系統(tǒng)運(yùn)作中非晶合金變壓器的轉(zhuǎn)換與應(yīng)用。

1.2 低壓配電變壓器在我國(guó)的發(fā)展歷程

低壓配電變壓器在我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)成品降低的工程上大體可分為3 個(gè)階段，整合3 個(gè)階段的整體內(nèi)容來看，控制電力電能損耗，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的節(jié)能發(fā)展一直是我國(guó)一貫的發(fā)展方向。在20 世紀(jì)80 年代中期，是我國(guó)電力系統(tǒng)變壓器應(yīng)用所經(jīng)歷的第一階段，當(dāng)時(shí)由國(guó)家政府推出的S7 系列低損耗配電變壓器為主要應(yīng)用，將我國(guó)原電網(wǎng)中的B1300-73 和JB500-64 標(biāo)準(zhǔn)的高能耗變壓器進(jìn)行淘汰，并且是下達(dá)政府文件的強(qiáng)制性更改，完成了我國(guó)低損耗變壓器轉(zhuǎn)換的第一階段。第二階段具有標(biāo)志性的全國(guó)推行的兩網(wǎng)改造計(jì)劃，它是由1998 年正式推出并執(zhí)行的，用全新的S9 系列取代了先前的S7 系列，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)低壓配電變壓器的又一個(gè)低損耗的轉(zhuǎn)換，這一階段誕生了非晶合金變壓器、卷鐵芯變壓切、全密封變壓器等科技產(chǎn)物。對(duì)比前后2 個(gè)階段的轉(zhuǎn)換，它們已經(jīng)成功地將低壓配電變壓器的電能損耗降低了8%～15%。而第三階段，則屬于現(xiàn)階段科技高速發(fā)展，各類系統(tǒng)日益更新的新時(shí)代，目前市場(chǎng)已經(jīng)成功推出S10、S11 的全新節(jié)能系列，并且相應(yīng)的可行性數(shù)據(jù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)中得到，可以正式投入使用，是邁上了降低低配電壓變壓器損耗的另一個(gè)新臺(tái)階。

2 低壓配電變壓器節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)分析

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)科技的不斷發(fā)展，我國(guó)低壓配電變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)損耗問題已經(jīng)成功度過了3 個(gè)改革時(shí)期，成功地完成了從最初高損耗變壓器到現(xiàn)階段的低損耗變壓器的損耗轉(zhuǎn)換，盡管只是幾個(gè)百分比數(shù)據(jù)的改動(dòng)，但它在電力系統(tǒng)所節(jié)約的電能則是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)低壓配電變壓器的成功轉(zhuǎn)換，所節(jié)省的電能可供一個(gè)城市10 年的生活用電損耗，所以低壓配電變壓器的節(jié)能改進(jìn)對(duì)于具有非常重要的戰(zhàn)略地位，它是我國(guó)未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主要工作與方向。本文將圍繞節(jié)能材料與節(jié)能運(yùn)行兩方面分析低壓配電變壓器的主要節(jié)能技術(shù)，與讀者共同了解我國(guó)現(xiàn)階段低壓配電變壓器節(jié)能技術(shù)。

2.1 低壓配電變壓器節(jié)能材料分析

導(dǎo)磁材料(硅鋼片)與導(dǎo)電材料(無氧銅導(dǎo)線或銅箔)是低壓配電變壓器節(jié)能材料的主要構(gòu)成，節(jié)能材料的前身主要是通過薄硅鋼片的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)變壓器節(jié)能的目的?，F(xiàn)如今最為普遍的是非晶材料，其最初是在20 世紀(jì)80 年代正式投入商業(yè)使用的，到目前截止已經(jīng)有幾十萬臺(tái)由非晶體合金構(gòu)成的節(jié)能型變壓器遍布全球。非晶體合金低壓配電變壓器因?yàn)槠涔ぷ髦黧w是由非晶體合金構(gòu)成，所以它具有高磁導(dǎo)率、低矯頑力、高電阻率、鐵損率低等優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的硅鋼片低壓配電變壓器相比，可有效地降低70%～80%的電能損耗，所以它在電力系統(tǒng)的節(jié)能省電方面具有不可忽視的重要地位。也正是因?yàn)橛羞@種材料的存在，我國(guó)的電力系統(tǒng)才能夠達(dá)到目前這么優(yōu)秀的產(chǎn)能，響應(yīng)了國(guó)家目前節(jié)能的國(guó)家政策。

2.2 低壓配電變壓器節(jié)能運(yùn)行分析

結(jié)合之前國(guó)內(nèi)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)分析，低壓配電變壓器隨著運(yùn)行電壓數(shù)據(jù)的上升，內(nèi)部由于電壓作用的鐵損耗也會(huì)隨之增加，二者之間的比例懸殊較大，運(yùn)行電壓達(dá)到5%左右時(shí)，內(nèi)部鐵損耗大概在15%左右；而當(dāng)運(yùn)行電壓達(dá)到10%左右時(shí)，內(nèi)部鐵損耗則會(huì)驚人地達(dá)到50%，毫無疑問這將大大提升低壓配電變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)成本，與我國(guó)推出節(jié)能號(hào)召相斥。也正是因?yàn)榈蛪号潆娮儔浩髟谶\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)巨大的成本損耗，所以，配電變壓器在實(shí)際運(yùn)行過程中，通過相應(yīng)設(shè)備控制避免其出現(xiàn)過電壓運(yùn)行工況，一方面可以延長(zhǎng)變壓器使用壽命，另一方面可以降低變壓器內(nèi)部鐵損和激磁損耗，保證其高效穩(wěn)定運(yùn)行。自動(dòng)調(diào)壓器是一種可以自動(dòng)跟蹤配電網(wǎng)輸入電壓變化（主要由負(fù)載波動(dòng)引起），而保證電壓恒定輸出的新型變壓器，它可以在配電網(wǎng)處于20%波動(dòng)范圍內(nèi)，對(duì)輸入電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

舉例說明，在設(shè)備容量處于正常大小的前提下，如果想要整個(gè)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，那么選擇一個(gè)變壓器便可支撐，如果變壓器的數(shù)量變?yōu)槎鄠€(gè)，那么整個(gè)變電站的負(fù)載情況會(huì)成倍增加，這時(shí)便不完全屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的范疇，它需要通過人工接入實(shí)現(xiàn)變壓器投入或切除的2 道工序。在電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變壓器需要根據(jù)具體的電力載荷要求進(jìn)行選擇，真正選擇好合適的低壓配電變壓器才可真正實(shí)行變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這樣便可達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、電能損耗低的基本要求，并且在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要根據(jù)負(fù)荷情況及時(shí)地調(diào)整變壓器的使用程度，例如，在負(fù)荷要求滿足的前提下，變壓器可進(jìn)行部分暫停使用，以此達(dá)到降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的目的。

當(dāng)變電站有兩臺(tái)以上不同類型不同容量的變壓器，同理可作出在各種運(yùn)行曲線下變壓器的有功損耗，并根據(jù)在不同負(fù)載的有功功率損耗最低的原則，確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行變壓器的方式。

配電變壓器三相負(fù)荷不平衡也是其產(chǎn)生巨大能耗的主要原因，當(dāng)配電變壓器處于三相平衡負(fù)荷運(yùn)行工況條件下，其負(fù)載損耗最??；而當(dāng)變壓器處于三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行工況下，其總能耗為三相損耗的總和，尤其當(dāng)變壓器運(yùn)行在最大三相不平衡狀態(tài)下，其系統(tǒng)損耗就是平衡負(fù)荷時(shí)損耗的3 倍。

3 結(jié)語

綜上所述，低壓配電變壓器在我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展中應(yīng)用十分廣泛，其在電力系統(tǒng)中的作用主要是電力的容量，通過特殊的壓力，將電流壓縮儲(chǔ)存在其中，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的存在作用。目前我國(guó)也逐漸有了自己的控制損耗的核心技術(shù)，無觸點(diǎn)自動(dòng)調(diào)壓器和三相負(fù)載平衡都得到了很好的控制，推進(jìn)了我國(guó)節(jié)能變壓器的發(fā)展，成為當(dāng)前最有價(jià)值的節(jié)能技術(shù)。