10kV配電變壓器的節(jié)能技術措施研究

秦天龍，高翔，魏艷敏

（國網山東省電力公司莘縣供電公司，山東聊城，252400）

0 引言

現(xiàn)階段，我國的10kV配電變壓器在節(jié)能方面還存在著生產工藝落后、配電系統(tǒng)自動調節(jié)能力低以及變壓器負荷分配等方面的問題，還不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，具體的技術實施也不夠完善，而相關的理論研究還不夠成熟，所以本文針對10kV配電變壓器的節(jié)能技術措施的分析研究是很有現(xiàn)實意義的。

1 10kV配電變壓器節(jié)能技術應用的現(xiàn)存問題

現(xiàn)階段，在我國的電網系統(tǒng)中，10kV配電變電器（如圖1所示）應用廣泛，但是在配電變電器的節(jié)能方面還存在著很多的不足，在一定程度上造成了資源的大量損耗，雖然經過了多代改革，但是還是沒有達到節(jié)能減排的需求，還存在著以下幾個方面的問題。

圖1 10kV配電變電器

1.1 生產工藝落后

生產工藝落后是當前10kV配電變壓器比較顯著的問題。對于10kV配電變壓器來說，通常情況下，設備的配置是需要十分精密的，因為這不僅僅會涉及到多種的制作材料，在結構的使用和建設方面也有著很多的要求。而材料和結構的配置又是10kV配電變壓器節(jié)能效果的重要影響因素之一。但是，現(xiàn)階段，對于10kV配電變壓器的生產，很多企業(yè)還是通過原有的設備進行一系列的生產以及制造的活動，以至于10kV配電變壓器配件的精密度無法滿足相應的要求，從而在一定程度上造成了電能的過多損耗。也就是說，生產工藝落后的問題是當下10kV配電變壓器節(jié)能技術應用過程中，提升節(jié)能效果所必須解決的問題。

1.2 配電系統(tǒng)自動調節(jié)能力低

配電系統(tǒng)自動調節(jié)能力低也同樣是現(xiàn)階段10kV配電變壓器節(jié)能技術應用過程中所存在的問題。通常情況下，10kV配電系統(tǒng)在運行時，其負荷就會發(fā)生一系列變化，從而在一定程度上增加了其電能耗損。在這種背景下，再加上配電系統(tǒng)的自動調節(jié)能力不足，從而使得負荷的自動調整性能不高，直接引起了配電變壓器節(jié)能性能難以提升的問題。簡單來說，就是10kV配電變壓器運行會產生負荷，而配電系統(tǒng)自動調節(jié)能力低，直接導致負荷所增加的電能損耗無法得到有效地控制，從而導致了配電變壓器的節(jié)能效果無法滿足相關的要求。

1.3 變壓器負荷分配問題

10kV配電變壓器節(jié)能技術應用過程中，還存在著變壓器負荷分配的問題。具體來說，隨著我國相關技術的發(fā)展與進步，10kV配電變壓器的用電負荷在很大程度上得到了提升，但是對于變壓器負荷分配來說，還依然是通過原有用電負荷來進行相應的計算，直接引發(fā)了配電變壓器負載過大的問題。而一旦配電變壓器負載過大，不僅僅會造成配電變壓器工作狀態(tài)的不穩(wěn)定，還會在一定程度上縮短10kV配電變壓器的使用壽命，還使得工作過程中的能量損耗進一步提升，無法滿足當下節(jié)能減排的要求，不利于10kV配電變壓器的健康可持續(xù)發(fā)展。

2 10kV配電變壓器的節(jié)能技術措施

2.1 分析10kV配電變壓器的損耗問題

分析10kV配電變壓器的損耗問題是10kV配電變壓器的節(jié)能技術實施的重要前提。10kV配電變壓器主要是通過電磁感應輸送配電的，其損耗的高低將直接影響電力成本以及安全。通常情況下，10kV配電變壓器的損耗主要分為有功損耗和無功損耗兩種。對于有功損耗來說，通常是指運行過程中有功功率所產生的損耗。一般包括鐵損和銅損兩種。其中，鐵損多表現(xiàn)在磁滯、渦流以及電阻等方面，而銅損多表現(xiàn)在線圈電阻方面，二者產生損耗時都伴隨著發(fā)熱現(xiàn)象。對于無功損耗來說，無功損耗主要產生于變壓器變壓與能量傳遞的過程中，無功損耗可根據(jù)產生的原因分為勵磁電流無功損耗以及繞組阻抗和電流無功損耗兩種形式，其中，前者與穩(wěn)定變壓器狀態(tài)有關，后者與配電變壓器的負載電流的大小有著很大的聯(lián)系。

2.2 設置自動調壓器

圖2 常見的自動調壓器

設置自動調壓器是10kV配電變壓器的節(jié)能技術實施的重要基礎。10kV配電變壓器運行過程中的負載與其節(jié)能能力有著很大的聯(lián)系，如下表所示。具體來說，當負載超過額定的5%時，鐵損就會有大約15%左右的增加，而超過額定10%時，能量損耗就會直接提升到150%，所以說，要想實現(xiàn)變壓器的節(jié)能，就要針對配電系統(tǒng)的負載自動化調控進行自動調壓器的設置，要通過額定電壓的保持，去進行節(jié)能功能的實現(xiàn)。自動調壓器可以在很大程度上保持配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與節(jié)能性，通常情況下，波動都會控制在20%以內。與此同時，自動調壓器還可以根據(jù)不同的負載情況進行分接頭的針對性調節(jié)，從而把出線電壓維持在規(guī)定的范圍之內。但是，現(xiàn)階段，自動調壓器的設置還無法滿足長距離輸電的電壓保持需求，還會引發(fā)遠近線路電壓差異較大，進而對供電質量造成不良影響，所以最好把自動調壓器與無功補償系統(tǒng)結合使用。

表1 10kV配電變壓器運行過程中的負載與其節(jié)能能力的聯(lián)系

2.3 優(yōu)化負載方案

優(yōu)化變壓器之間的負載方案是10kV配電變壓器的節(jié)能技術的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段，對于10kV配電變壓器的設計、裝配來說，通常是需要多臺變壓器聯(lián)合使用的，不僅僅是為了提升供電容量，還是為了維持配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是在一定程度上引起了配電網的節(jié)能問題。而要想提升這種模式下的節(jié)能能力，可以進行變壓器組間的負載情況的轉變。具體來說，在進行10kV配電變壓器組的設計以及分配的過程中，有根據(jù)相關的節(jié)能要求，進行負載方案的優(yōu)化，從而降低配電變壓器組的能量損耗。例如，在并列式配電變壓器組的設計過程中,首先，要根據(jù)進行兩臺變壓器的分別損耗的計算，再根據(jù)分別損耗，進行綜合損耗的計算，得出相應的損耗關系，從而進行經濟運行方案的確定與優(yōu)化。

2.4 平衡三相負載

平衡三相負載是10kV配電變壓器的節(jié)能技術實施的必要手段。通常情況下，對于10kV配電變壓器來說，如果出現(xiàn)線路中三相負載的不平衡現(xiàn)象，就會引發(fā)整體電流的變化，導致三相壓差增大，從而在一定程度上影響配電的質量，而且其他相的負載電流也會產生變化，增加銅損，影響電磁平衡，甚至是產生漏磁現(xiàn)象，從而增大變壓器的能耗。為了保證三相負載的平衡, 需要將變壓器設置在配電線路的中心, 并且在運行過程中對線路進行監(jiān)測, 同時配電系統(tǒng)需要加裝消諧以及無功補償系統(tǒng), 另外對于大功率用電器, 需要設立專用的單向變壓器, 并將之直接與高壓電網相連接。通過這些措施能夠保證配電網中的三相負載處于平衡或近似平衡狀態(tài)。

2.5 引入新材料與新工藝

引入新材料與新工藝同樣是10kV配電變壓器的節(jié)能技術實施的重要內容。雖然我國10kV配電變壓器應用范圍廣、發(fā)展時間較長，但是在節(jié)能方面還比較落后，究其原因，主要是由于材料使用以及制作工藝兩個方面的先進性不足導致的。所以加強新材料和新工藝的引入是十分必要的。具體來說，首先，要轉變以往材料易腐蝕、電阻大的不足，加強無氧銅和磁體等材料的引進，降低線圈的數(shù)量，通過鐵芯降低電磁損耗，從而實現(xiàn)配電變壓器的節(jié)能。其次，要轉變以往的配電變壓器生產方式，降低各零部件的生產參數(shù)的影響，優(yōu)化現(xiàn)有工藝，積極引進先進工藝，從而在降低生產誤差的同時，提升10kV配電變壓器節(jié)能的能力。

3 結束語

本文從實際出發(fā)分析10kV配電變壓器節(jié)能技術應用的現(xiàn)存問題，與時俱進，做好損耗問題的分析、自動調壓器的設置、負載方案的優(yōu)化、三相負載的平衡以及新材料與新工藝的引入，對10kV配電變壓器節(jié)能能力的提高有著重要的影響。