對配電變壓器節能措施的研究探討

摘 要：研究探討了影響配電變壓器損耗的各種因素，主要在變壓器的材質上、鐵心的結構上、制作技術上和技術的發展情況等問題進行了分析，對怎樣可以減少損耗進行摸索研究；制定出了降低損耗的詳細手段方法，包括對變壓器的經濟有效的運行方式以及對電壓的調整方式等。分析針對變壓器的節能運行問題上，國內外的相關標準，以便在配電變壓器的節能運行、生產、使用等方面給予有效的信息參考。

關鍵詞：配電變壓器；損耗；節能方法；能效標準

配電變壓器指的是在配電系統中，根據電磁感應定律變換交流電壓以及電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。一般情況裝在電桿上或配電所中，他能把電壓從6～10千伏降至400伏左右輸入用戶。變壓器在對能量的傳輸過程中是不會造成能量損耗的，但是，因為接入電網的變壓器比較多，其容量以及運行的時間比較長，那么雖然變壓器的效率比較高，但其總體的消耗還是比較大的，它的能量損耗達到整個配電系統的80%以上，達到整個發電量的7%左右。根據我國往年的總發電量發現，配電變壓器在降低損耗方面還有很大的空間，若能有效的降低能源，那我國每年可以節省2000多億千瓦時。

1 配電變壓器的損耗

1.1 變壓器的有功損耗

變壓器的有功損耗有兩種，空載時的和負載時的。也可以理解是鐵損以及銅損。鐵損指的在初級的線圈電阻所產生的電能損耗。在運行中，會導致鐵芯的發熱，這和制作鐵芯的方法和材料有關系，和負荷是沒有關系的。這種損耗就屬于空載損耗。銅損指的是在變壓器的線圈電阻所產生的電能損耗。在運行中，電流經過線圈時，電阻發熱，此時，就有電能轉換成熱能損耗掉了。這種情況是和負載大小有關系的，與其平方是正比的關系。

1.2 變壓器的無功損耗

在電能的運行過程中，變壓器的變壓和能量傳輸中所消耗的能量就是無功損耗。其中勵磁電流會造成一部分的能量損耗，這種情況是和負載電流沒有關系的。

變壓器繞組中經過的電流和其電抗之間會引起另外一部分無功損耗，這種情況是和負載電流有關系的。無功損耗是和變壓器的容量成正比關系的。

2 探討配電變壓器的節能技術發展情況

2.1 減少空載損耗的技術

在減少變壓器造成的電能損耗問題上，主要是在導磁和導電材料上的技術發展過程中完成的[1]。對于空載損耗的節能方面，應用的技術手段是改善鐵芯的構造和制作方法，采用創新材料進行改善，以便達到降低損耗的作用。

2.2 減少負載損耗的技術

一般常規的變壓器的導線是利用無氧銅來制作的，降低變壓器的負載損耗一般是應用減少繞組的內阻來實現。例如，采用超導線制成導線的變壓器，也稱作高溫超導變壓器，這種變壓器在運行時就可以有效的減少了能量的損耗，且提升了變壓器性能，減少短路的情況發生。這是常規銅芯導線變壓器的一種有效改革。而且，根據電壓的分級不同，應用不同的繞組結構，運用組合式導線可以更有效的減少變壓器在負載時的能量損耗。

在應用創新的繞組結構以及改善導線材質以外，也可以應用單跟的導線尺寸，以便使能量的負載損耗減至最低。另外，繞組的上部、下部位置以及變壓器箱的邊緣可以安裝上磁屏蔽的結構，這樣可以避免無效的換位引起的能量損耗，這些屬于變壓器的零散能量損耗，安裝磁屏蔽可有效的減少這種能量損耗[2]。

3 降低配電變壓器損耗能量的詳細手段

3.1 應用節能型的變壓器

對于變壓器的選擇方面是很重要的，一定要選擇變壓器運行時空載的能量損耗比較低的。現在市面上，普遍應用的節能變壓器的型號是S9型，隨著科技迅速的發展和進步，對于變壓器的材料和研發技術上都有了普遍的提高和改善，已經研發出更低損耗的S11系列變壓器以及S12系列變壓器。S11系的變壓器在材質的應用上是選用卷鐵心的結構，它與常規S9變壓器相比，在降低空載能量損耗上低30%，在降低空載的電流方面上低40%，運行的效果好，并且在降低能量損耗方面有很好的提高。而，先如今世界最為節能的變壓器是非晶合金變壓器，它也是第七代節能產品。與硅鋼片配電變壓器比較，它的空載損耗可以降低75%左右，而與常規S9型變壓器相比，總體的節能率降低了41%左右。一般在西方國家，這種非晶合金變壓器是普遍被應用的一個配電產品。所以，為了提升配電網的正常運行，和有效的降低能量的損耗，在選擇變壓器上是很重要的，要選擇損耗低的節能產品。

3.2 應用經濟的運行方法

變壓器的經濟運行方式是指，以保障變壓器的正常運行以及變壓器的正常供電為基礎原則，在此原則之上，把負載的方式進行有效的改善、把變壓器運行的位置進行改善以及優化其技術手段，以此方法來降低變壓器在運行中所產生的能量損耗。

3.3 電壓調整法

配電變壓器的空載損耗與一次電壓的平方有正比的關系，空載損耗的損耗率是總值的80%，為降低空載時的電能損耗，可以相應的降低配電網中的供電電壓，但是要保障用電用戶正常的的電壓范圍內進行調整。

4 配電變壓器節能的標準化

4.1 國外的能效標準

在美國，其電氣制造商協會共同擬定了一個關于配電變壓器運行中能效問題的標準，它當中對變壓器的效率規定和我國的常規變壓器9系列的指標的相符合的。而其最低的效率指標已經接近了我國S11的水平[3]。并且美國能源部以及環保部共同發起了藥實施高效率、低損耗的配電變壓器計劃。大力支持相應電力部門和單位在配電系統中應用節能的高效率變壓器。日本在節能變壓器的應用上制定的是相對領先的計劃，它的能效標準要接近非晶變壓器的標準。

4.2 國內的能效標準

為大力推廣節能降低損耗的變壓器研發生產和使用，我國實施了《配電變壓器的能效限定值及節能評價值》[4]，嚴格要求和規范了配電變壓器的相應標準值。其中對變壓器的鐵損和銅損進行了規范，它規定了在正常運行時，配電變壓器最大可以造成電能損耗的標準值，也就是變壓器可以在市場上應用的最低限度。這個標準所設定的變壓器能效的最大值接近于國內變壓器S9系列的能效值。也就是說，如果投入到市場的配電變壓器的能效值超過了這個標準，那這個變壓器就是非法的[5]。對于預計未來變壓器將造成的損耗值的標準進行了規定。并且對配電變壓器的能源損耗方面制定了評價標準。

5 結束語

在配電系統中，為降低變壓器的能源損耗，其所涉及面很多，有變壓器的制作工藝、材料的選擇以及如何應用等方面。近年來，我國大力的開展和提倡\"節能減排\"的問題，對降低能源越來越重視，加上很多企業的觀點的提升。因此在變壓器的選擇上，要大力提倡應用降低損耗的變壓器，并且實施經濟運行以及技術改革等的方法。這對于跟進國家政策、增強社會整體的經濟發展、減少國家能源等起到了重要的作用。

參考文獻

[1]趙凱，張凌宇.國際推動變壓器節能降耗的經驗做法[J].電力需求側管理，2006，8（5）；63-64.

[2]保桂林.論供配電系統節能技術方法與措施[J].四川建材，2007（5）：231-232.

[3]張犁，楊楷鵬，何林海，等.克拉瑪依油田配電系統降損節能措施分析[J].新疆石油科技，2007，1（17）：63-65.

[4]張永聽，申強，張俊文，等.無功補償設備在電力系統中的應用分析[J].黑龍江電力，2008，30（1）：70-72.

[5]淮賢成，鐘誦平，程文.電力變壓器無功補償容量的確定[J].農村電工，2005（2）：38-39.

作者簡介：張天成（1968，9-），籍貫：山東，本科學歷，研究方向：配電系統運行管理。