變壓器的節能降耗

許橙

摘 要：變壓器是電力系統中最重要的，不同電壓等級電能轉化的主要設備，節能降耗的實施，與電網運行的經濟性緊密相關。文章介紹了變壓器損耗的構成，分析了變壓器損耗產生的原因，并在此基礎上，分析了變壓器的運行現狀，認識到變壓器的巨大節能潛力，變壓器電能轉換效率的節能降耗措施，保證配電變壓器安全穩定，節能經濟的高效運行，優化電網規劃、運用新技術等方面，歸納了變壓器節能降耗的措施。

關鍵詞：電網；變壓器；節能；降耗

引言

近年來，國內智能電網建設的飛速擴張，電網規模不斷發展，電力變壓器業向著高電壓、大容量方向發展。對配電網來說，電力變壓器的損耗占據了系統損耗的50%左右，容量約占整個配電網容量的10%以上，每年產生的電能浪費十分巨大，要實現智能電網下電能的綠色、環保、集約應用，提高配電電網電能供應的經濟可靠性，對于提高節約能源，緩解電力供應短缺具有重要意義。

1 變壓器損耗及其產生原因分析

1.1 變壓器的損耗構成

變壓器的節能降耗，就首先要分析國內電力變壓器高度損耗的原因。變壓器主要由導線和鐵芯兩部分組成，同樣，其損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗兩部分。

1.1.1 有功功率損耗

1.1.2 無功功率損耗

其中，I0%是指變壓器的空載電流占額定電流的百分比，UK%是指變壓器的短路電壓占額定電壓的百分比，S30和SN的含義與上文相同。變壓器的無功損耗主要與繞組電抗、負載電流有關。

1.2 變壓器損耗的產生原因分析

1.2.1 保持配電變壓器運行三相負荷實時平衡

當配電變壓器三相負荷處于不平衡狀態時，造成變壓器三相壓差過大，產生負序電壓，導致供電系統電壓波動，影響電壓質量和供配電系統的安全可靠性運行。變壓器某項繞組中負荷電流過大，導致該繞組銅損增大，增加變壓器損耗。負荷三相不平衡還會造成變壓器內部磁路發生不平衡，形成大量的漏磁通，流經銅皮，變壓器鐵心夾件等部件，就會發生發熱現象，增大變壓器內部雜散損耗。

1.2.2 未達到經濟運行

變壓器運行有其最優負荷率，只有在該條件下運行，才能保證變壓器的最低損耗。配電網中無功容量的減少，勢必會導致整個系統功率因數COS∮值較低，從而增加了配電變壓器的系統損耗，增大了電能損失。采用SVC，SVG等無功補償裝置，可以實現配電網區域無功的動態平衡，使配電網負載電流降低，減少變壓器的有功損耗和無功損耗，達到節能降耗的目的。目前很多電網的變壓器未能進行合理的經濟調度，使得很多地區的變壓器一直不處于最優的運行工況下。

2 變壓器的節能降耗措施分析

隨著我國建設智能電網的規模不斷增大，國家將投入更多資金用于電網改造和升級，日益龐大的電網對節能技術提出了更高的要求。變壓器是電網中的能耗大戶，在此背景下，如果能夠較好的進行變壓器的節能降耗，將給電網每年節約大量的電能。

2.1 加快變壓器的更新換代

針對上文分析，降低變壓器能耗的首要問題，在于淘汰系統中的大量高能耗老舊變壓器，尤其是電壓較低的配電網，還存在大量在帶病低效工況下運行的變壓器，應加大投資，及時更換為低能高效的新型變壓器，如：非晶合金鐵芯變壓器、采用卷鐵芯結構系列變壓器等，新型環保低耗變壓器的使用，將為電網帶來可觀的節能效益。其中，采用卷鐵芯結構的變壓器能夠降低約10%-25%的空載損耗，在我國目前的電網改造工程中得到了較為普遍的應用。

2.2 實現變壓器經濟運行

圍繞變壓器運行的最優負載率，結合電網的負荷變化規律，及時調整電網的負載，使之盡量運行在經濟運行區間，以85%-95%左右最佳。此外，優化多臺變壓器并聯運行時的運行模式，如下圖1所示為2臺變壓器并聯運行時，變壓器的有功損耗與負荷關系圖：

兩臺變壓器并聯運行時，其有功功率曲線△P1和△P12的交點SJ，即為并聯運行的經濟負荷，是兩臺變壓器并聯運行時，電網的最佳負荷。當電網負載等于SJ，電壓器經濟運行的效果最佳。

2.3 優化電網運行方式

電網的布局是否合理以及供電半徑選擇是否合理等因素，也與變壓器運行有重要關系。要實現變壓器的節能降耗，首先，應該充分考慮地區電網特征和規劃設計，在進行電網的布局和規劃之初，就實現負荷中心的優化配置，并盡量使變壓器靠近負荷中心，并增加環網提高供電可靠性。此外，在實際運行中，盡量使電源向周圍輻射進而降低供電半徑，通過增加導線截面積等方法，來起到分流降耗的作用，同時保持負荷運行時三相平衡，避免因無功功率加大引起的變壓器損耗，影響變壓器經濟運行。

2.4 積極采用新技術

此外，隨著電網技術的發展，各類新型的節能降耗技術也可以應用于變壓器節能降耗領域。如諧波降耗也是近年來農網中應用較廣的一種方式，通過在變壓器上裝設有源濾波器，通過對負載的諧波補償來濾去變壓器上的諧波，降低因為各類高次諧波而產生的諧波損耗。根據統計，有源濾波器的使用能夠降低每臺變壓器約10%左右的損耗，具有良好的節能效果。

3 結束語

作為電力系統中變換和傳輸電能的重要設備，變壓器的節能降耗是電網運行的重要之重。在智能電網大規模發展的背景下，積極研究變壓器的節能降耗措施，從變壓器的設計、選型、更新、運行、監視等方面，充分考慮電網特性，實現科學性、實用性、經濟性、環保性等的和諧統一，才是智能電網下變壓器節能降耗的最優發展道路。

參考文獻

[1]許志榮，梁澤勇，陳德智.淺談配電變壓器節能降耗技術措施[J].機電信息，2011，21（12）：130-132.

[2]李志斌.變壓器節能方法歸類分析[J].應用能源技術，2013，5（185）：28-30.

[3]肖斌.電力變壓器經濟運行分析[J].硅谷，2013，5（125）：85-87.