降低10kV配電變壓器損耗的方式探析

藺金泉

摘要：配電變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備，是電力系統(tǒng)中電能消耗較大的設(shè)備之一。10kV配電變壓器的運(yùn)行時間長，損耗占近一半的電力系統(tǒng)總損耗。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)注重對10kV配電變壓器技能技術(shù)的研究，有針對性地制定科學(xué)合理的節(jié)能降損技術(shù)措施，為10kV配電網(wǎng)規(guī)劃、技術(shù)升級改造和電容無功補(bǔ)償提供良好的參考依據(jù)，這樣會更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對增強(qiáng)10kV線路供電的可靠性、安全性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性有積極意義。

關(guān)鍵詞：10kV配電變壓器;電力系統(tǒng);節(jié)能技術(shù)

引言

在整個電力系統(tǒng)中，變壓器占有重要地位，變壓器不僅可以改變電壓電流的大小，而且還能完成傳輸功率、改變相位的任務(wù)。變壓器性能的優(yōu)劣程度直接影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，在電力系統(tǒng)的所有損耗中，變壓器損耗所占的份額尤其突出，根據(jù)相關(guān)資料表明，在我國10kV配電變壓器損耗的電能約為30TWh～50TWh，占發(fā)電總量的4%～5%。且有大部分沒有達(dá)到壽命年限的變壓器因工作環(huán)境惡劣，內(nèi)部元件老化嚴(yán)重，造成損耗大幅增加，由此所帶負(fù)載能力也隨之下降。目前，判斷變壓器是否處于高損耗狀態(tài)的方法是對開路損耗和短路損耗的離線檢測，不僅浪費(fèi)資源，且受環(huán)境因素影響有諸多不便。針對這一問題，在線檢測開路損耗和短路損耗及諧波損耗不僅僅可以節(jié)約能源、提高供電效率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障避免事故發(fā)生，以保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

110kV配電變壓器損耗試驗中的無功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)概念

在開展配電變壓器損耗試驗的過程中，調(diào)壓器的輸出容量與電源的輸出容量主要與有功分量與無功分量共同組成，在實際應(yīng)用中，如果將調(diào)壓器與試驗過程中的測量儀表對于容量的影響予以忽略，那么配電變壓器的消耗容量就等于電源與調(diào)壓器的輸出容量，在開展配電變壓器負(fù)載試驗與空載試驗的過程中，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單分析發(fā)現(xiàn)，電源輸出容量與調(diào)壓器的容量一大部分都消耗在了感性無功分量之上，其中只有很少一部分為有功分量，因此，要想有效的減少配電變壓器損耗對實驗設(shè)備及電源的容量需求，就需要減少調(diào)壓器與電源的視在電流輸出，而這可以通過開展感性無功分量補(bǔ)償來實現(xiàn)。在具體的應(yīng)用中，通常是采用合適的三相電容器與配電變壓器并聯(lián)的方式來有效實現(xiàn)感性無功的補(bǔ)償，在實際運(yùn)行過程中，電容器組所發(fā)出的容性無功電流能夠有效實現(xiàn)負(fù)載試驗與空載試驗中配電變壓器自身所發(fā)出的感性無功電流的補(bǔ)償，這對于降低調(diào)壓器與電源的輸出容量具有非常重要的作用，通常情況下，無功補(bǔ)償裝置中所應(yīng)用的電容器組的接線方式有兩種：①△連接，也就是我們通常所說的三角形連接;②Y連接，也就是星形連接方式，在對不同的配電變壓器開展無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，由于其自身容量的差別，以及空載參數(shù)與負(fù)載參數(shù)的不同，這使得其最終所開展的補(bǔ)償容量也具有一定的差別，在實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)實際的需求來對兩組獨(dú)立電容器組的相關(guān)參數(shù)予以合理確定，并要對其接線方式予以合理安排，為了對該問題進(jìn)行詳細(xì)說明，例舉某電容器組的參數(shù)及處于400V電壓作用之下的補(bǔ)償容量進(jìn)行分析。在開展無功補(bǔ)償過程中，所選擇的兩組電容器，依據(jù)實際的補(bǔ)償容量需求，可以選擇各種不同的連接方式，表2所示是集中電容器的組合方式，其中表中的N表示的含義是：沒有將該組電容器接入到試驗回路中。

2降低10kV配電變壓器損耗的方式探析

2.1注重新材料與新工藝的應(yīng)用

在設(shè)計10kV配電變壓器的過程中，相關(guān)科研人員和生產(chǎn)企業(yè)要積極引進(jìn)新材料，以代替原有的變壓器材料，不斷地降低10kV配電變壓器的電力能源損耗。在實踐中發(fā)現(xiàn)，用兩種材料能夠有效降低10kV配電變壓器的能源損耗，其理由如下。首先，無氧銅材料。無氧銅材料在10kV配電變壓器中的應(yīng)用，可以有效減小10kV配電變壓器的線圈內(nèi)阻，以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，而且無氧銅材料的取材非常便捷，有利于加工，整體的成本較低，是10kV配電變壓器的理想材料。此外，無氧銅材料在10kV配電變壓器的應(yīng)用可以增強(qiáng)10kV配電變壓器抵抗短路的能力，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大的積極作用;其次，非晶體合金材料。科研人員和變壓器生產(chǎn)企業(yè)可以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相對于原材料制成的鐵芯而言，能夠大大降低電磁能源損耗，進(jìn)而實現(xiàn)10kV配電變壓器的節(jié)能降耗目標(biāo)。與此同時，企業(yè)需要引入新工藝生產(chǎn)10kV配電變壓器，并將現(xiàn)代電子計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到配電變壓器生產(chǎn)制造活動中，將加工精度控制在0.14mm以內(nèi)，有效降低配電變壓器在空載時的電能損耗，同時也可以采取新型的線圈布置模式，有效調(diào)整渦流的大小，從而實現(xiàn)降低損耗的目的。同時，運(yùn)用新型繞組結(jié)構(gòu)，可以有效防止出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.2防止并聯(lián)諧振

無功補(bǔ)償應(yīng)采用欠補(bǔ)償?shù)姆绞?。這是因為若采用過補(bǔ)償，則電容器的容抗和配電變壓器感抗并聯(lián)，對電源端而言，為容性負(fù)載，有可能和調(diào)壓器的感抗構(gòu)成LC回路，產(chǎn)生容升現(xiàn)象甚至是串聯(lián)諧振，對試驗設(shè)備和試品將會造成損傷。因此在確定補(bǔ)償容量時，根據(jù)實踐，補(bǔ)償度控制在50%～80%為宜。

2.3檢測方法

變壓器損耗測試方法總體上分為以下四種：（1）采用開路、短路試驗方法測量變壓器鐵耗與銅耗，但是這種方法不能用于在線測試，而且這種方法還受到電源容量限制，如果電源容量較小，試驗的電壓波形會產(chǎn)生較大的失真，測量會產(chǎn)生很大的誤差;（2）測量變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)的輸入與輸出功率表，通過做差求得變壓器的功率損耗，這種在線方法只能測量出總損耗而不能得到變壓器鐵耗、銅耗的具體值，即不能分出鐵耗與銅耗;（3）用求和的方法在線測量，這種方法的原理簡單、精度準(zhǔn)確，但是算法本身很復(fù)雜;（4）針對諧波損耗，依據(jù)變壓器T型等效電路推導(dǎo)出諧波計算公式，但高壓側(cè)電流參數(shù)測量難度大，計算復(fù)雜。

結(jié)語

所謂變壓器，就是實現(xiàn)不同電壓等級電能相互轉(zhuǎn)換的一種電氣化設(shè)備，是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用。但是，在實際的工作中，配電變壓器需要消耗大量的電力能源，是電力系統(tǒng)中的電能消耗大戶。在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展的新時期，電力能源的重要性日益凸顯，是推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的能源，而隨著節(jié)能環(huán)保理念的落實，怎樣降低電力系統(tǒng)中的能源損耗已經(jīng)成了電力行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)話題。因此，電力企業(yè)和相關(guān)技術(shù)工作者需要意識到10kV配電變壓器是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)不可或缺的電氣化設(shè)備，直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，同時也是電能損耗較大的電氣化設(shè)備之一。雖然隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，10kV配電變壓器的設(shè)計與制造技術(shù)得到很大提升，但是其帶來的能源損耗仍然不可忽視。電力企業(yè)需要積極引進(jìn)先進(jìn)的材料，優(yōu)化10kV配電變壓器的性能，盡可能降低由于材料因素而帶來的能源損耗，同時還要確定變壓器間負(fù)載經(jīng)濟(jì)分配，采取自動調(diào)壓器技術(shù)，確保配電變壓器運(yùn)行三相負(fù)荷實時平衡，保證10kV配電變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時還應(yīng)盡量降低10kV配電變壓器的能源損耗，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

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