配網變壓器節能改造技術和方法探討

何彥明 呂 淵

新疆醫科大學第一附屬醫院

配網變壓器節能改造技術和方法探討

何彥明 呂 淵

新疆醫科大學第一附屬醫院

電能是科學技術進步和經濟發展的基石。電力工業作為國民經濟的基礎性產業，在國家大力扶持下，發展十分迅速。但隨著電力體制改革的不斷深入，電力市場化趨勢日益明顯，電力企業想要保障利潤，降低運營成本，增強自身市場競爭力，必須做好電力節能改造，而電力節能中配電變壓器節能是重中之重。配電變壓器是主要損耗設備，配電變壓器損耗已占總損耗的百分之六十，可見配電變壓器節能的必要性。

配網工程；變壓器；節能技術

電力能源是經濟社會發展重要的物資基礎。隨著經濟不斷發展，對能源的需求日益加大，大力推進可持續發展和節能降耗成為經濟健康可持續發展的必然選擇。我國已將大力開展節能減排、發展低碳經濟、調整能源與產業結構作為未來經濟發展和社會建設的重要內容。變壓器作為電網的核心組成設備之一，其電能損耗在網損中占有相當大的比重。據估算，變壓器的損耗可占電網總損耗40%以上，約占發電量的3%。因而，采用高效節能變壓器已成為電網節能減排的必然。

1 變壓器的基本結構

配電變壓器的基本構成部分是：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其它附件等。其中主要的構件是：鐵心和繞組。鐵心影響著整個配電變壓器性能，由磁導率很高的硅鋼片制成，硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，但由于熱軋硅鋼片性能不理想，現今幾乎已很少使用。冷軋硅鋼片又分為：無取向和取向兩種，其中取向冷軋硅鋼片有明顯的方向性，即沿著軋制方向的磁性能好，目前大多配電變壓器采用這種材料。繞組是由截面為圓形，扁形的鋼，鋁導線繞制而成，主要形式有：層式和餅式兩種形式，可分為：高壓繞組與低壓繞組。按照電源關聯性和分為：原繞組與副繞組，當改變原、副繞組的匝數時即可改變副繞組的電壓。如果按變壓器鐵心和繞組的配置來給配電變壓器分類，可為心式和殼式兩種。

2 變壓器的能耗分析

變壓器損耗主要包括鐵損和銅損兩部分，鐵損是變壓器鐵芯和渦流所產生的有功損耗，變壓器只要帶電即存在鐵損，主要與變壓器的容量和電壓有關；銅損是電流通過變壓器繞組電阻時所產生的有功損耗，與電阻和通過電流有關。根據某電網公司330～750kV變電站主變壓器損耗情況進行統計，發現主變壓器損耗是該電壓等級變電站設備損耗電量最重要部分，占比約60%～80%。設備能耗情況分析結果如下。

(1)設備選型依據。考慮高電壓等級主變壓器容量及設備制造尺寸的要求，自耦變壓器具有耗材少、造價低以及功率損耗較少等優點，我國330～750kV電網系統主變壓器通常選用自耦變壓器，因此選擇自耦變壓器作為研究對象具有廣泛代表性。

(2)損耗具體問題分析。①主變壓器損耗占變電站總損耗的比重為60%～80%。②主變壓器空載損耗功率主要由主變壓器勵磁導納損耗組成，由于目前各主變壓器生產廠家技術水平及制造工藝能力相近，因此主變壓器自身空載損耗功率數值相當。③在同等電壓等級及主變壓器容量情況下，負載損耗功率通常由實際負載電流水平決定；在同等運行時間內，大容量主變壓器年用電量損耗較大。

3 配電網變壓器節能改造技術和方法

3.1 采用新工藝、新材料降低損耗

(1)改進工藝。通過改進工藝來降低運行損耗，最主要的是控制變壓器的硅鋼片精度。為此，可通過數控加工，利用自動化技術來精確控制硅鋼片的形狀、規格、厚度等。目前，加工精度達到0.18mm，就可大大降低變壓器的空載損耗。

(2)重設結構。降低變壓器損耗的重要手段之一是重設結構布局。目前，常見的結構布置方式有新型繞組和新型線圈。傳統的繞組結構，在抗諧波、節能方面的效果不理想；若根據不同的配電電壓來確定繞組結構，則可控制繞組的損耗，如漏磁走向的控制可采用自粘型換位導線。新型線圈結構是控制渦流損耗的理想手段，按渦流流向選擇合理的縱向或橫向的布置方式，可有效降低渦流損耗，進而達到理想的運行效果。

(3)新材料應用。制造變壓器時，若選擇的材料質量不好，其電阻率就會產生變化，引起損耗，同時變壓器中銅鐵材料的用量較大且用于關鍵部件，因此材料的質量將直接影響變壓器的傳輸效率。新材料的突破使得優化變壓器材料成為可能，將原有的銅鐵材料替換為新型材料，能有效降低損耗，提高轉換效率，制成高效節能變壓器。

3.2 優化配電變壓器的選型

目前我國市面上的主流節能配電變壓器主要有S7、S9、S11等等，這一系列變壓器經過不斷技術改良，其空載損耗有明顯下降。電力工程中配電變壓器的選型應注意優選，要綜合考慮電網經濟運行參數，根據變壓器容量利用率來選擇，以降低配電變壓器運行中的無功損耗與有功損耗。雖然使用大容量變壓器會增加一次性投資量，但卻可以降低損耗，節約后續運行成本，所以建設中應根據優化需求來選擇型號，電壓偏移較大的區域應選擇SZL7和SZ9系列，若對電能質量要求較高的區域應選擇S11，若雷災區，要選擇防雷配電變壓器。

3.3 能耗指標的合理確定

變壓器能耗指標確定的重點是分析設備能耗水平，給出典型設備能耗限制。能耗指標的確定一要考慮到電網建設的成本，不能片面追求高指標，否則會通過電價轉移到下游的用電企業，增加有電成本；二是不能降低要求，要考慮當前科技水平下，能耗統計結果、不同廠商制造水平及國內外相關法律法規，使能耗指標具有可操作性、先進性及可持續性。通過能耗指標的強制要求，促進電工行業的技術進步和電網整體能耗水平的不斷下降。

綜上所述，電能對現代社會發展進步有著重要影響，人類世界已離不開電能，想要實現電力節能，配電變壓器節能勢在必行。本文通過分析配電變壓器產生能量損耗的重要因素，提出從變壓器容量的選擇、工藝、材料、經濟運行方式進行優化，達到節能降耗的目的，實現最佳的經濟效益。

[1]蔣雪峰，黃文新.基于節能與減噪的電力變壓器多目標優化設計[J].高壓電器，2013，05：49-53+59.

[2]李志斌.變壓器節能方法歸類分析[J].應用能源技術，2013，05：29-32.