高耗能變壓器減容改造分析

摘 要：電力變壓器故障和異常運行狀態對供電系統的可靠性和用戶的生產生活產生重要影響。在生產實際中，電量需求隨著生產投入加大，需考慮對變壓器進行增減容。本文根據工程應用實踐并結合高耗能變壓器的損耗計算及配電變壓器的容量測試方法總結出高耗能變壓器減容改造的方法和原則，獲得一種高耗能變壓器減容的高效、經濟改造技術。

關鍵詞：高耗能變壓器；損耗計算；變壓器容量；減容改造分析

0 引言

據統計每年電力系統中高耗能變壓器的總電能損耗占電力系統總發電量的3%～5%[1]。降低損耗、節約電能是供用電企業乃至整個社會關心的重要課題。目前在整個電力系統中，電力變壓器的數量驚人，其損耗之大、故障率之高、自動化程度之低、運行維護工作量之大都是亟需解決的問題。對于這些高耗能變壓器的改造也勢在必行，迫在眉睫。

電力變壓器包括電力系統中總降變電所的主變壓器和車間變電所或建筑物變電所的配電變壓器[2]。在配電網中，主要以35kV和10kV配電變壓器為主。針對節能、智能、高效、綠色變壓器的研制國家給予高度重視。本文以配電網中的高耗能變壓器為研究對象，分析其減容改造技術。

1 高耗能變壓器損耗計算[3]

變壓器的主要技術參數有空載損耗、短路損耗、空載電流、短路電壓，其計算方法如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中：I0%為空載電流百分比；I0為空載電流，A；I1N為變壓器原邊額定電流，A；Ph為磁滯損耗；Pb為渦流損耗；Ps為鐵芯引起的渦流損耗；Uk%為空載電壓百分比，β為負載系數；ΔP、ΔQ分別為有功無功損耗。

2 配電變壓器容量測試方法

配電變壓器傳統容量測試方法是通過負載和空載實驗的儀表測試法進行，來判定變壓器實際容量是否與銘牌容量相符。以大容量350MVA、220/110/10kV主變壓器為例，目前較好的實驗法有：變壓器負載實驗、預設短路阻抗實驗。在成本允許的范圍內采用合理的容量測試方法測定變壓器容量是衡量高耗能變壓器的重要考量。

3 高耗能變壓器減容改造方法分析

高耗能變壓器的減容改造主要涉及兩個方面：一是更換高耗能變壓器以新型節能型變壓器或先進的固態變壓器（EPT）取代；二是實行變壓器的經濟運行提高高耗能變壓器的運行效率。高耗能變壓器的減容改造需要考慮多方面因素，其中改造成本、運行效率、負載容量等均是重要的指標[2]。

3.1 改造基本方法和原則

目前高耗能變壓器的改造主要方法有三種，即減容量法、保容量法、調容量法。根據變壓器運行時符合的基本理論公式可以得出變壓器減容改造的一系列依據。下面做具體介紹：

3.1.1 變壓器耗能與調度運行方式評估

首先根據變壓器耗能損耗模型計算變壓器有功與無功耗能ΔP、ΔQ，以及變壓器運行的歷史數據和故障記錄等信息判斷變壓器的運行狀況和壽命，變壓器的壽命判斷可以采用先進的理論和可靠的測試手段判斷。若經過評估變壓器的性能和壽命即使在經過更換繞組或硅鋼片等改造后仍不能達到國標或實際工程應用的性能指標，則需要直接淘汰。

若變壓器性能尚在可靠工作范圍內，則可以考慮多臺變壓器進行組合經濟運行的方式。其組合方式有：等容變壓器并聯運行、不等容變壓器并聯運行以及變壓器分裂運行等經濟運行方式。

3.1.2 高耗能變壓器改造經濟成本評估

首先考慮變壓器改造成本，變壓器本體改造需要結合市場和變壓器本身綜合考慮。以S7系列變壓器為例，其鐵芯和繞組同時更換改造的費用約為新變壓器價格的70%左右，且其性能可以達到新變壓器的性能。然而對于JB500-64標準系列采用熱軋電工鋼片的變壓器，其改造成本極高且沒有改造利用價值。除了變壓器本體改造消耗的費用，在改造之后變壓器的經濟運行也需要進行評估。

變壓器經濟運行是在確保變壓器安全運行及保證電量的基礎上進行后期運行的預估，主要以降低變壓器電能損耗為目的，充分利用現有設備選擇合理的運行方式以及負載曲線。通過現有變壓器的經濟效益、使用壽命以及運行效率判斷其后期運行的經濟效益是否符合改造的條件和價值。若變壓器改造后經濟效益超過采用新型變壓器的經濟效益則可以改造，否則不予以改造。

3.2 高耗能變壓器改造流程

根據前文所述的高耗能變壓器改造基本方法和原則可以獲得高耗能變壓器改造的技術流程。第一步：變壓器耗能評估，若不能通過耗能評估則直接淘汰變壓器，否則進行改造評估；第二步：變壓器改造經濟成本和運行方式評估，根據改造獲得的經濟效益決定是否改造。若變壓器經過改造獲得的經濟效益大于更換新型變壓器的，則予以改造，否則不予以改造并更換新型變壓器。

4 結論

本文在敘述電力變壓器改造時符合的基本理論基礎上，論述了高耗能變壓器減容改造的基本方法并分析了減容改造符合的基本原則，從而獲得了變壓器減容改造的流程，在工程應用上具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]陳玉萍，王衛煌，張雙民.油田變壓器節能技術研究及應用[J].設備產品，2013（02）.

[2]趙志杰.配電網變壓器經濟運行控制方式的研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[3]何此昂，周渡海.變壓器與電感器設計方法及應用實例[M].北京：人民郵電出版社，2012（02）.

作者簡介：李逸家（1991—），男，廣東汕頭人，本科，學士，研究方向：電氣工程及其自動化。