降低10kV配電變壓器損耗的方式探析

陳楚達(dá)

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510000）

0 引言

配電變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備，是電力系統(tǒng)中電能消耗較大的設(shè)備之一。10 kV 配電變壓器的運行時間長，損耗占近一半的電力系統(tǒng)。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)注重對10 kV 配電變壓器技能技術(shù)的研究，有針對性地制定科學(xué)合理的節(jié)能降損技術(shù)措施，為10 kV 配電網(wǎng)規(guī)劃、技術(shù)升級改造和電容無功補償提供良好的參考依據(jù)，這樣會更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行，對增強10 kV 線路供電的可靠性、安全性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性有積極意義。

1 我國10 kV 配電變壓器發(fā)展歷程探析

伴隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，配電變壓器也在不斷發(fā)展。從20 世紀(jì)50 年代至今，10 kV 配電變壓器歷經(jīng)了幾個不同的發(fā)展階段。在20 世紀(jì)50 年代，由于我國技術(shù)落后，10 kV 配電變壓器的電能損耗較大，而且這一階段大概持續(xù)了20 年之久。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，10 kV 配電變壓器的技術(shù)得到了很大提升，電力系統(tǒng)不斷完善，10 kV 配電變壓器研發(fā)設(shè)計和制造水平得到顯著提高。20 世紀(jì)60 年代后期，國家相關(guān)部門要求10 kV 配電網(wǎng)必須使用S7 系列的變壓器產(chǎn)品。與之前的變壓器相比，其電能損耗降低了很多。到了20 世紀(jì)末期，我國加大對電力系統(tǒng)的改造力度，用更為先進(jìn)的S9 系列變壓器替代了原有的S7 系列變壓器，進(jìn)一步降低了變壓器的電能損耗。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，10 kV 配電變壓器的技術(shù)也更加成熟，若想有效降低10 kV 配電變壓器的電能損耗，必須要加大對相關(guān)技術(shù)的研究力度，不斷完善10 kV 配電變壓器節(jié)能降耗的研究理論，進(jìn)而在10 kV 配電變壓器節(jié)能技術(shù)方面取得更大突破，為我國電力事業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)［1-3］。

2 降低10 kV 配電變壓器損耗的有效方式

2.1 注重新材料與新工藝的應(yīng)用

在設(shè)計10 kV 配電變壓器的過程中，相關(guān)科研人員和生產(chǎn)企業(yè)要積極引進(jìn)新材料，以代替原有的變壓器材料，不斷地降低10 kV 配電變壓器的電力能源損耗。在實踐中發(fā)現(xiàn)，用兩種材料能夠有效降低10 kV配電變壓器的能源損耗，其理由如下。首先，無氧銅材料。無氧銅材料在10 kV 配電變壓器中的應(yīng)用，可以有效減小10 kV 配電變壓器的線圈內(nèi)阻，以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，而且無氧銅材料的取材非常便捷，有利于加工，整體的成本較低，是10 kV 配電變壓器的理想材料。此外，無氧銅材料在10 kV 配電變壓器的應(yīng)用可以增強10 kV 配電變壓器抵抗短路的能力，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有很大的積極作用；其次，非晶體合金材料?？蒲腥藛T和變壓器生產(chǎn)企業(yè)可以采用非晶體合金材料作為10 kV 配電變壓器的磁體材料。非晶體合金材料制作的鐵芯相對于原材料制成的鐵芯而言，能夠大大降低電磁能源損耗，進(jìn)而實現(xiàn)10 kV 配電變壓器的節(jié)能降耗目標(biāo)。與此同時，企業(yè)需要引入新工藝生產(chǎn)10 kV 配電變壓器，并將現(xiàn)代電子計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到配電變壓器生產(chǎn)制造活動中，將加工精度控制在0.14 mm 以內(nèi)，有效降低配電變壓器在空載時的電能損耗，同時也可以采取新型的線圈布置模式，有效調(diào)整渦流的大小，從而實現(xiàn)降低損耗的目的。同時，運用新型繞組結(jié)構(gòu)，可以有效防止出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.2 科學(xué)分配變壓器的負(fù)載

如今，10 kV 配電變壓器在節(jié)能方面取得了顯著的發(fā)展成就，其中基本方法便是在電力系統(tǒng)中推廣使用S12、S11 等高效能低損耗的配電變壓器，技術(shù)人員在實際調(diào)度的過程中，需要充分考慮電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化特性，科學(xué)地選擇變壓器容量、臺數(shù)和調(diào)度模式，亦可以利用動態(tài)無功補償?shù)难b置來提高10 kV配電變壓器的功率因數(shù)，這也是10 kV 配電變壓器節(jié)能降耗的主要措施之一，在提高10 kV 配電變壓器綜合利用水平方面有著很大的積極作用［4-5］。在具體的工作實踐中，10 kV 配電變壓器通常是由幾臺變壓器同時并列進(jìn)行供電，也就是配電網(wǎng)供電系統(tǒng)中配電變壓器有功功率與無功功率總損耗才是所有變壓器損耗的總和，若是在供電系統(tǒng)中保持電力負(fù)荷總量不變，而且變壓器的運行方式也保持不變的情況下，變壓器之間負(fù)載量的分配方式不同，那么配電變壓器有功功率與無功功率總損耗也會不同。因此，在多臺變壓器并列運行的情況下，技術(shù)人員需要對變壓器之間的總負(fù)載進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配，促使每個變壓器都處于最優(yōu)的運行狀態(tài)，將10 kV 配電變壓器的總有功功率損耗與無功功率損耗降到最低，以此來提高10 kV 配電變壓器運行的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 有效應(yīng)用調(diào)壓器技術(shù)

10 kV 配電變壓器的有功損耗與電網(wǎng)電壓的平方呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系，技術(shù)人員可以在確保電力系統(tǒng)電壓正常的基礎(chǔ)上，針對電力系統(tǒng)的電壓進(jìn)行合理優(yōu)化，有效降低10 kV 配電變壓器的電力能源損耗。在實際的操作中，技術(shù)人員可以將對應(yīng)補償電容器裝在變壓器的負(fù)載分接頭檔位上，從而實現(xiàn)自動調(diào)壓的目的。在應(yīng)用自動調(diào)壓器技術(shù)的過程中，自動調(diào)壓器可以按照具體的情況針對配電系統(tǒng)的內(nèi)部電壓進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，并運用三相耦合變壓器把輸入電壓控制在正常電壓值的3%，再利用10 kV 配電變壓器中的控制器針對系統(tǒng)內(nèi)的電壓實施實時控制的舉措，進(jìn)而在配電的過程中實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，而對于配電系統(tǒng)的無功損耗也能夠采取配電變壓器的方式來降低［6］。與此同時，在實踐中發(fā)現(xiàn)，過電壓是造成 10 kV 配電變壓器鐵損的主要因素。若是電壓超出了額定電壓的10%，那么10 kV 配電變壓器的鐵損值就會增加50%，而且會在很大程度上增加變壓器的空載電流值，這就在無形中增加了配電系統(tǒng)的無功損耗。因此，電力企業(yè)的技術(shù)人員可以利用自動調(diào)壓器自動控制配電系統(tǒng)的電壓，降低配電系統(tǒng)的無功損耗，從而有效提高10 kV 配電變壓器的運行效率。

2.4 保證三相負(fù)荷實時平衡

若是10 kV 配電變壓器的三相負(fù)荷處于一種不平衡的狀態(tài)，特別是配電變壓器三相壓差過大時，就會產(chǎn)生負(fù)序電壓，促使供配電系統(tǒng)產(chǎn)生波動，直接影響電壓質(zhì)量與供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。如果10 kV 配電變壓器某相繞組中的負(fù)荷電流過大，會直接增加該繞組的銅損，增大10 kV 配電變壓器的損耗。與此同時，負(fù)荷三相不平衡還會導(dǎo)致10 kV 配電變壓器內(nèi)部磁路的不平衡，進(jìn)而產(chǎn)生大量的漏磁通，在流經(jīng)銅皮、變壓器鐵芯夾件等部件的過程中，會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，直接增加10 kV配電變壓器的電能損耗。從某種程度上來說，10 kV 配電變壓器三相負(fù)荷不平衡是導(dǎo)致其能量損耗的重要因素之一。因此，相關(guān)技術(shù)人員在設(shè)計10 kV 配電變壓器的過程中，必須要注重三相負(fù)荷實時平衡的問題，對電力負(fù)荷進(jìn)行充分地統(tǒng)計和分析，從而設(shè)計出科學(xué)合理且經(jīng)濟(jì)的供配電系統(tǒng)布線方案，并采取有效的技術(shù)方式，確保三相負(fù)荷的實時平衡。此外，變壓器盡可能選在負(fù)荷的中心位置，在維護(hù)期間，相關(guān)技術(shù)人員需要通過信息化手段，實時監(jiān)控三相負(fù)荷的情況，若是出現(xiàn)不平衡問題，需要及時采取有效措施給予解決。另外，針對10 kV 配電變壓器中的大容量單相電氣化設(shè)備，電力企業(yè)可以使用專用單相變壓器，將其連接在供配電系統(tǒng)的高壓網(wǎng)絡(luò)上，盡可能提高10 kV配電變壓器運行的安全性與穩(wěn)定性［7］。

3 結(jié)語

所謂變壓器，就是實現(xiàn)不同電壓等級電能相互轉(zhuǎn)換的一種電氣化設(shè)備，是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用。但是，在實際的工作中，配電變壓器需要消耗大量的電力能源，是電力系統(tǒng)中的電能消耗大戶。在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展的新時期，電力能源的重要性日益凸顯，是推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的能源，而隨著節(jié)能環(huán)保理念的落實，怎樣降低電力系統(tǒng)中的能源損耗已經(jīng)成了電力行業(yè)關(guān)注的熱點話題。因此，電力企業(yè)和相關(guān)技術(shù)工作者需要意識到10 kV 配電變壓器是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)不可或缺的電氣化設(shè)備，直接影響電力系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性，同時也是電能損耗較大的電氣化設(shè)備之一［8］。雖然隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，10 kV 配電變壓器的設(shè)計與制造技術(shù)得到很大提升，但是其帶來的能源損耗仍然不可忽視。電力企業(yè)需要積極引進(jìn)先進(jìn)的材料，優(yōu)化10 kV 配電變壓器的性能，盡可能降低由于材料因素而帶來的能源損耗，同時還要確定變壓器間負(fù)載經(jīng)濟(jì)分配，采取自動調(diào)壓器技術(shù)，確保配電變壓器運行三相負(fù)荷實時平衡，保證10 kV 配電變壓器安全穩(wěn)定運行，同時還應(yīng)盡量降低10 kV配電變壓器的能源損耗，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。