淺談配電變壓器節能措施

黃 欣

（廣東粵港供水有限公司 ，廣東 深圳 518000）

隨著我國經濟的快速發展,用電量逐年增加,作為電力系統實現電能輸送與分配的重要設備之一,變壓器的用量也勢必不斷增長,變壓器的節能措施涵蓋在變壓器生產、使用、運行等各個方面。但作為電氣設備其自身損耗也很大，在配電網線損中配電變壓器損耗占了60%以上，降低變壓器損耗是降低電網線損的關鍵。

1.配電變壓器節能降耗存在的問題

1.1 變壓器容量選擇不夠合理

主要存在兩種情況：

(1)容量過大，負載率低，即所謂的“大馬拉小車”。(2)容量過小，過負荷運行，即“小馬拉大車”，故障頻繁，危及供電、供水安全。

1.2 三相電流不平衡較為嚴重

長期以來，由于企業對配電變壓器三相負荷不平衡的運行管理不夠重視，一直沒有一個考核管理辦法。由于三相電流不平衡，造成線損增加、變壓器發熱、故障率增加等現象，降低了變壓器利用率，威脅供水安全穩定運行。

1.3 安裝地點不夠合理，供電半徑較大

按照運行規程及設計規程要求，配電變壓器應設置在負荷中心，供電半徑不大于500m，但實際運行中，有部分供水設備供電半徑接近或超過了500m，特別一些水庫閘門供電線路最遠的達到了1O00m以上，造成末端電壓過低，電動閘門啟閉困難。

2.配電變壓器的發展及損耗構成

2.1 變壓器的發展

隨著科技發展，各種新型變壓器不斷涌現，變壓器鐵芯材料不斷更新，非晶合金以及其它新合金材料得到廣泛使用；新結構不斷出現，鐵芯結構由傳統的疊片式改進為連續卷鐵芯結構，三相繞組出現立體式結構。配電變壓器在節能降耗、降低噪音等方面有了突破性的發展，如S1 1型卷鐵芯變壓器空載損耗比同容量S9降低了25～30%。

2.2 變壓器的損耗構成及有功負載損耗計算

變壓器的損耗分為空載損耗和負載損耗。空載損耗是變壓器在額定電壓下，鐵芯內由勵磁電流引起磁通周期性變化時產生的損耗，僅與變壓器自身特性和運行電壓有關，不隨負載的高低變化。負載損耗是變壓器在負載運行時，一次、二次繞組流過電流，在繞組中產生的損耗，負載損耗不僅與配電變壓器自身特性有關，而且隨變壓器負載的變化而變化。

有功損耗計算公式如下：

△P=P0+β2PK (1)

式中：△P─配電變壓器有功功率損耗；P0─配電變壓器空載損耗；PK一配電變壓器額定負載損耗；β一配電變壓器負載率，β=S/SN；S、SN一配電變壓器實際運行負載容量及

3.建設性措施

3.1 加快高能耗變壓器更新改造

新建及改造工程宜選用S1 l或其它新型變壓器，并應逐步對舊有高損耗變壓器更新改造，以降低變壓器自身損耗。雖然增加了初始投資，但由于節電效果明顯，初始投資差價可以從降低損耗少付的電費中低償，幾年內即可收回差價投資。

3.2 合理選擇變壓器容量

變壓器最佳經濟容量的計算與負荷的大小、狀態、性質、變壓器的過載能力及制造廠家的工藝水平、材料等諸多因素有關，是一個復雜的課題。因此在設計過程中考慮的出發點和要求不同，導致變壓器容量大小的選擇也會有所不同。一般情況下，當變壓器的負載損耗等于空載損耗時，變壓器的功率損耗最小，運行效率最高。但對于一些新型變壓器，由于空載損耗很低，若單純追求最高效率，容易造成“大馬拉小車”。

3.3 做好交接試驗，把好入網關

由于近幾年材料價格上漲以及變壓器生產廠商技術水平、生產工藝參差不齊，生產出來的新變壓器性能參數不一定達到技術條件，主要表現為變壓器空載損耗。該部分變壓器的入網，必定增加損耗。但由于用電企業缺少必要的檢測設備，驗收時主要查看變壓器廠商出廠檢驗報告數據是否達到要求，很難檢測到變壓器實際參數，供電部門在投運前一般也只做耐壓絕緣等項目的試驗。

3.4 正確選擇變壓器安裝位置

變壓器應盡量安裝在負荷中心，或最大負荷點。依照((中國南方電網城市配電網技術導則宜將供電半徑控制在以下范圍：A類供電區為150m，B類供電區為 250m，C類供電區為400m，以確保末端電壓達到規程要求。且配電布線宜呈網狀結構，應盡量避免采用鏈狀或樹狀結構。新建的水廠通常將變壓器室及低壓配電中心就近設置在反沖洗泵房側旁，以滿足反沖洗水泵、鼓風機等主要生產設備用電需求。

4.合理調整變壓器運行方式

4.1 合理調整變壓器電壓

配電變壓器損耗另一種表示如下：

△PΣ=△PK+△Po=(P2+Q2)／U2×R+(U／UB)2Σ△P0(2)

式中：△PK、△P0一配電變壓器的負載損耗、空載損耗；

P、Q一配電網的有功功率、無功功率；U、UB一配電網運行電壓、額定電壓；R一配電變壓器繞組的等效電阻。由上式可以看出，變壓器的空載損耗和運行電壓的平方成正比，負載損耗和運行電壓的平方成反比。變壓器在額定電壓下運行，以其產生的損耗為基準，通過調整變壓器分接開關，使其運行電壓在1.07U～0.95U范圍內，對不同負載率所產生的總損耗是增加還是減少的百分數是不同的。

運行實踐表明：當變壓器處于輕載或空載運行，運行電壓必然要升高，此時空載損耗占主導地位，因此必須通過調整分接開關，降低輸入電壓，這不僅可保證供電電壓質量，而且還有利于降低空載損耗；反之，在供電高峰期變壓器處于滿載運行，其運行電壓必然下降，此時負載損耗占主導地位。

4.2 調整三相負荷平衡，建立負荷不平衡運行管理制度

不平衡電流的存在，不僅增加了變壓器損耗，也增加了低壓線路損耗，主要有：

（1）增加附加鐵損

由于三相負荷不平衡狀態運行時，在低壓側產生零序電流，對于Y，yn0接線的配電變壓器來說，變壓器高壓側無中性線，高壓側不可能有零序電流，低壓側零序電流產生的零序磁通只能由變壓器的油箱壁及鋼鐵構件中通過，磁滯和渦流在鋼鐵構件內發熱，增加損耗。且Y，yn0接線變壓器的零序電阻比正序電阻大得多，如315kVA變壓器的零序電阻是正序電阻的l5倍，零序電流產生的附加損耗非常大。

（2）增加附加銅損

配電變壓器三相不平衡運行時三相繞組的附加損耗為：

△Pf={[(Ia一 Ib)2+(Ia一 Ic)2+(Ib—Ic)2]／3}×R (3)

Ia、Ib、Ic─分別為三相負荷電流;R一變壓器二次側繞組電阻

（3）增加線路損耗。

在三相電流不平衡時，有負序和零序電流分量，這時線路有功功率損耗為：

△P=3(I12Rl+I22R2+I2oR0)=3I2[(1+ε22)+ε02KR]R (4)

式中：R1、R2、R0、R 一分別為線路正序、負序、零序及單相線路等值電阻；KR=RO／R1一零序電阻與正序電阻比值系數，一般大于4；ε2=I2／I1、ε0=I0／I1一負序和零序電流的不平衡系數

從式(3)、(4)中可見，三相電流不平衡程度越大，有功功率損失也越多。所以應建立不平衡度考核制度，高度重視不平衡度調整工作，各運行班組應定期測量變壓器三相負荷，及時調整負荷接入方式，力求變壓器三相電流平衡。

結束語。總之，變壓器在節能降耗的方面,具有很大的節能潛力。在建設初期選擇變壓器型式和容量時，不僅要考慮其性能和指標，也要考慮經濟、安全可靠性。

[1]李關定.配電變壓器節能淺析[J].上海節能，2009.11.

[2]張笠.再談配電變壓器節能和容量優化[J].建筑電氣，2010.01.