降低10 kV配電變壓器損耗的方式探討

余健強

珠海市粵燈機電有限公司，廣東 珠海 519000

0 引言

隨著整個國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對變壓器的需求量不斷增加，變壓器自身所消耗的能量也越來越大，這與我國提倡建設(shè)節(jié)能社會并不相符。因此，有必要采取相應(yīng)的技術(shù)措施，以減少變壓器的損耗。

1 10 kV配電變壓器節(jié)能降損技術(shù)的應(yīng)用意義

（1）10 kV配電變壓器采取節(jié)能降損技術(shù)能極大地提升電網(wǎng)規(guī)劃工作的科學(xué)性，不僅能實現(xiàn)整體監(jiān)管技術(shù)的升級改造，還能為電容無功補償提供良好的應(yīng)用空間，發(fā)揮10 kV配電變壓器的應(yīng)用優(yōu)勢，提升經(jīng)濟(jì)運行水平，共建和諧穩(wěn)定的電力輸送控制平臺。

（2）10 kV配電變壓器節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用能從根本上降低運行成本，切合節(jié)能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本需求。尤其是在科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展的時代背景下，10 kV配電變壓器技術(shù)也呈現(xiàn)出全面轉(zhuǎn)型的趨勢，研發(fā)設(shè)計和制造水平的增高也極大地降低了損耗。要想實現(xiàn)更大的突破，就要對技術(shù)模式予以深度研究和探討，從而推動我國電力事業(yè)的可持續(xù)進(jìn)步[1]。

綜上，10 kV配電變壓器節(jié)能降損技術(shù)的全面推廣具有重要的實踐意義。

2 降低10 kV配電變壓器損耗的方式

2.1 引進(jìn)新型工藝和材料

變壓器的損耗主要包含空載損耗與負(fù)載損耗兩部分。要想有效降低變壓器空載損耗，就要從材料和相關(guān)應(yīng)用工藝兩個方面入手，從源頭落實技術(shù)方案，提升降耗水平。

（1）引進(jìn)新的材料替代10 kV配電變壓器傳統(tǒng)材料，解決電力能源的損耗問題。①使用電阻率較低的無氧銅材料，將其應(yīng)用在10 kV配電變壓器中，能極大地降低線圈的內(nèi)阻參數(shù)，確保其運行過程能滿足節(jié)能降耗的要求。最關(guān)鍵的是，無氧銅材料的取材便捷、簡單，應(yīng)用加工模式也易于操作。與此同時，在10 kV配電變壓器中應(yīng)用無氧銅材料還能有效改善其斷路問題，提升抗短路能力，這對于提升系統(tǒng)運行安全性具有重要的意義。②10 kV配電變壓器中應(yīng)用非晶體合金材料能提升磁體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果，相較于傳統(tǒng)鐵芯材料，應(yīng)用非晶體合金材料能更好地減少電磁能源的損耗，并且為10 kV配電變壓器節(jié)能處理和應(yīng)用提供保障。

（2）引進(jìn)新的工藝流程，提升10 kV配電變壓器節(jié)能降耗水平。在配電變壓器生產(chǎn)制作過程中配合電子計算機技術(shù)，能極大提升加工精度，將精度參數(shù)控制在0.14以下，避免10 kV配電變壓器空載時產(chǎn)生較多的電能損耗。與此同時，利用新型線圈布置應(yīng)用模式也能對渦流大小予以合理性調(diào)控，避免漏磁問題對整體運行安全性產(chǎn)生影響，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

2.2 降低變壓器負(fù)載損耗

近幾年，針對10 kV配電變壓器節(jié)能處理的內(nèi)容逐漸增多，主要是推廣使用S13和S15等低損耗配電處理模式，并且，要結(jié)合實際調(diào)度要求充分考量電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化特性。最關(guān)鍵的是，要結(jié)合實際需求和控制標(biāo)準(zhǔn)完成10 kV配電變壓器容量的選擇。目前，有兩種較為常見的選擇方式。

（1）經(jīng)濟(jì)容量分析。首先，計算配電變壓器的最佳經(jīng)濟(jì)容量，可利用公式（1）進(jìn)行計算。

式中：S1為變壓器容量最佳經(jīng)濟(jì)容量，kVA；A為年用電量，kWh；cosφ為10 kV配電變壓器負(fù)荷的年平均功率因數(shù)；Kj為損耗比；T為10 kV配電變壓器全年接電的時間，h；Tl為10 kV配電變壓器全年帶負(fù)荷時間（一般為負(fù)荷率大于10%的負(fù)荷），h。

其次，綜合考量10 kV配電變壓器3～5年生產(chǎn)用電的基本發(fā)展情況，秉持動態(tài)原則選取最佳容量，并且利用公式（2）的計算完成優(yōu)選。

式中：KL為負(fù)荷發(fā)展系數(shù)，一般取值為1～1.2。

最后，在全面分析相關(guān)參數(shù)后，從10 kV配電變壓器產(chǎn)品中選取容量較為接近的設(shè)備即可[2]。

（2）年用電量分析。利用公式（3）進(jìn)行計算。

式中：Rs為容載比，一般取值為1.5～2；P為一年內(nèi)的最大用電負(fù)荷。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在同類型產(chǎn)品中選取容量匹配的設(shè)備即可。

除此之外，因為10 kV配電變壓器工作中往往都是幾臺變壓器并列供電，此時，有功功率和無功功率的總體損耗才是基本損耗參數(shù)，若是維持電力負(fù)荷的總量不變，10 kV配電變壓器運行方式也不變，則負(fù)載量的差異性就決定了對應(yīng)變壓器總損耗的差異性?；诖耍夹g(shù)人員要對總負(fù)載參數(shù)予以合理性分配，選取最適宜且最經(jīng)濟(jì)有效的處理模式，打造更加可靠的處理控制機制，提升10 kV配電變壓器運行的經(jīng)濟(jì)效果，將損耗降到最低。

2.3 應(yīng)用有載調(diào)壓變壓器

推廣應(yīng)用有載調(diào)壓變壓器，該種變壓器可以通過改變分接開關(guān)來達(dá)到提高變壓器運行水平，降低功率損耗和電能損耗等目的。在10 kV配電變壓器運行過程中，總損耗可利用公式（4）計算。

式中：ΔPk為變壓器短路損耗；ΔP0為變壓器的空載損耗ΔP0'為變壓器空載的容量；P為有功功率；Q為無功功率；U為配電網(wǎng)運行電壓；U1為額定電壓；R為變壓器繞組等值電阻。

由公式（4）可知，10 kV配電變壓器的空載損耗和運行電壓成正比例關(guān)系，而短路損耗則與運行電壓成反比例關(guān)系，加之多數(shù)變壓器運行中空載損耗的占比在80%以上，因此，要想維持配電變壓器降損要求，可在用電高峰期適當(dāng)提升運行電壓，并保證末端用電設(shè)備的電壓偏低且在允許參數(shù)范圍內(nèi)，這樣就能更好地減少損耗，提高電壓質(zhì)量，向用戶提供合格的電能，也是做好降損工作的需要。若電壓提高1%，則損耗下降約2%。有載調(diào)壓配電變壓器如圖1所示。

圖1 有載調(diào)壓配電變壓器實物圖

2.4 平衡變壓器的三相負(fù)荷

當(dāng)三相負(fù)荷平衡時，中性線沒有電流。當(dāng)出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡，導(dǎo)致負(fù)荷重的一相電壓下降，負(fù)荷輕的兩相電壓升高，對低壓電器運行不利，需要經(jīng)常測量變壓器三相負(fù)荷電流。在變壓器運行過程中，一旦出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡情況，不僅會增加變壓器三相壓差，也會造成嚴(yán)重的負(fù)序電壓，使電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常擾動，對電壓質(zhì)量及電力系統(tǒng)整體安全性都會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。并且，變壓器某相繞組負(fù)荷電流增大，必然會增加損耗。因此，要想更好地減少變壓器損耗問題，就要結(jié)合實際應(yīng)用要求維持三相負(fù)荷的平衡，在充分分析和統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，選取較為合理的布線方案，確保變壓器能在負(fù)荷的中心，并利用信息化監(jiān)控的手段及時了解三相負(fù)荷的狀態(tài)信息，以便開展更加合理且高效的處理方案[3]。

2.5 合理進(jìn)行無功補償

合理選擇無功補償方式、補償點及補償容量，能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平。與此同時，也要關(guān)注無功補償設(shè)備的安裝處理，減少輕載或者空載時過補償造成的功率失衡。無功補償位置應(yīng)盡量選擇在負(fù)荷中心，以取得最優(yōu)的就地補償效果，減少無功潮流在配電網(wǎng)中的長距離傳輸，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運行的最終目的。

除此之外，也要結(jié)合變壓器應(yīng)用情況和狀態(tài)定期開展運行維護(hù)工作，具體包括定期檢查變壓器各處鏈接情況、變壓器套管的清潔度及套管高低壓側(cè)接頭的引線情況；降低變壓器運行溫度，做好通風(fēng)散熱；有效加強日常檢修管理。只有這樣才能降低后續(xù)維護(hù)難度，避免設(shè)備運行不當(dāng)產(chǎn)生的損耗，配合定期負(fù)荷實測工作，維持三相負(fù)荷電流和中性線電流情況，避免不平衡電荷對其產(chǎn)生影響。

3 結(jié)束語

總而言之，在10 kV配電變壓器降損工作中，要結(jié)合實際情況落實更加科學(xué)的處理方案，無論是優(yōu)選容量還是三相平衡處理、無功補償配套裝置安裝、調(diào)壓器安裝等工作，都要將日常管理作為關(guān)鍵點，及時了解10 kV配電變壓器的運行狀態(tài)，從而打造動態(tài)化管控模式，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。