变压器节能降耗

变压器节能降耗（精选11篇）

变压器节能降耗 第1篇

现如今, 我国推广使用的节能型变压器最主要包括SH11和S11, 以用来取代S9系列的变压器。下面就上述三种系列的节能变压器的性价比进行分析。

1.1 S9系列的节能变压器

此系列的节能变压器在结构上进行了一些改进, 变压器铁芯使用低损耗的硅钢片制造而来, 相较于S7系列的变压器其空载损耗降低了大概百分之十一以上, 其负载损耗则下降了百分之二十以上。通过九十年代后期农网改造中对S9系列的应用, 现如今S9系列已经逐渐取代S7系列, 并在国内得到了广泛的使用。

1.2 S11系列的节能变压器

早在六十年代的时候此系列已经在某些发达国家得到了推广应用, 最近几年也在我们国家得到了逐步的使用。S11系列的变压器铁芯是使用硅钢片带材通过连续卷绕而形成的, 因为铁芯没有接缝, 使得导磁性得到了极大的改善, 并降低了变压器的运行噪声、空载损耗和空载电流, 是现如今较为先进的一种节能型变压器。它的优点就在于相较于S9系列的节能型变压器其空载损耗降低了百分之十到二十五;随着变压器容量不断的降低, 空载电流也会相应降低, 通常情况下, 其空载电流都是叠片铁芯的二分之一左右;此系列变压器的噪声要明显小许多, 能有效减少其对城镇所造成的噪音污染。

1.3 SH11系列的节能变压器

自二十世纪八十年代此系列的节能变压器被研发出来以来, 其在发达国家中便得到了广泛的应用。此系列的节能变压器使用无向非晶体钢板作为铁芯材料, 相较于以前的硅钢片其损耗大概为三分之一到四分之一之间, 是损耗很低的一种铁芯材料。相较于硅钢片, 无向非晶体钢板的厚度则要薄许多, 并且宽度也要更窄一些, 进而在使用中存在一定的局限性。但伴随非晶体钢板不断降低的价格, 其优点也逐渐被人们所认可。此系列的节能变压器具备非常好的节能效果, 使用非晶合金材料所制出来的变压器相较于S9系列其空载损耗减小了百分之七十到八十。

2 节能型变压器的运行分析

相较于S9系列的变压器, S11系列的变压器更为先进, 其空载损耗更低, 从而大大提升了产品的节能水平。尽管SH11系列的变压器相较于S11系列的变压器优点更为突出, 然而其仍旧存在一定局限性, 因此下面就S11系列的节能型变压器运行进行大致分析。

2.1 S11系列变压器的运行损耗分析

负载损耗和空载损耗共同构成了变压器有功功率损耗, 空载损耗为一个常数, 不会随着变压器负载的改变而产生变化。然而负载损耗与变压器负载平方呈正比例关系。

2.2 S11系列变压器的经济效益分析

相较于S7系列的变压器, S9系列变压器的空载损耗下降了百分之十, 负载损耗则下降了百分之二十五。然而S11系列是通过对S9系列进行结构改造而得来的, 它采用超薄型的硅钢片, 使得空载损耗得到了进一步的降低。现如今, S11系列的变压器与S9系列的变压器在节能效果方面明显存在差异。相较于S9系列变压器, S11系列的变压器具备更好的节能效果, 假如在全国的电力市场中, 将五百万台老式的变压器都用S11系列的变压器来取代, 那么每年可以节约资金两百多亿元。所以, 现如今使用S11系列变压器的用户越来越多了。

3 节能型变压器节能运行方式的几点思考

3.1 对三相负荷的平衡度加以调整

在负载相当的情况下, 假如三相平衡处在极端状况, 那么其损耗将会比平衡状态下的三倍还要多, 同时其无功功率的消耗状况也相同。通过规程标示我们可以得知, 在配电变压器的出口处其电流不平衡度在百分之十以内, 分支首端和干线的不平衡度则在百分之二十以内, 中性线流量在额定电流的四分之一以内。因为配电系统的相电流数值非常不稳定, 这与安全性和节约要求不符, 并且会造成线路损耗的增大。除此之外, 不平衡还会造成电流零序, 致使消耗增多, 让某些金属零件温度超标, 从而引发故障。要想实现平衡运行, 则需对电网构造进行适当改造, 确保负荷可以平均分担, 如此一来便需要对辅助管理予以加强, 对平衡度进行周期性的检测, 按照负载管理系统要求对信息技术等进行全局性连续性的关注。

3.2 对配变容量进行合理安排

按照用电量大小的不同对最佳运行区中变压器供用户的使用进行调配, 如此一来可以使变压器的损耗得到有效降低。在农村配网中, 某部分的变压器轻负荷时间长耳高峰负荷时间短, 进而形成“大马拉小车”的状况。

3.3 进行适当无功补偿

科学布置无功补偿, 维护系统电压, 让各项指标都能维持在一个稳定的数值, 避免无功长度过大运送的状况发生, 如此一来便能极大的降低消耗, 并且也能使设备使用率得到相应提升。所谓的集中补偿是指对主变现存无功损耗进行有效控制, 这样对降低线路无功电力有帮助, 从而很好的控制住电网产生的无功消耗, 但它自身并不会对配电网的无功消耗产生任何作用。因为用户采用的无功功率要和配电线路结合使用, 所以, 为了彻底控制无功功率进而减少线路的损耗, 便需要就地平衡, 按照机器运行状况进行随时补偿, 这样不但能使线路损耗减少, 同时还能使功率因素得到提升, 进而降低变压器自身损耗的功率。

3.4 对配电网进行经济调度

在配电网运行安全的基础上对配电网进行经济调度, 从而降低配电网线的损耗。对于主变在两台及其以上的变电所, 由于变压器技术水平存在一定差异, 并且变压器各项消耗也要按照负荷形成特殊的路线变化, 因此在使用变压器之时, 要选择技术参数合适, 并采取最恰当的运行方式。假如变压器工作时使用的极限可以得到确定, 便需要变电所人员长期坚守负荷, 随时调整变电器工作的状态, 尤其是要将工作次数极可能的控制在最小范围内, 从而使操作频率得以降低。

3.5 对变压器分接开关加以调节

在测量变压器之时一定要分开处理开关, 如此一来才能使变压器的操作稳定。一来, 可以合理控制电量消耗, 进而使企业工作的能力得到提升, 二来, 也能提升供电水平, 让供电的满意度得到提升。

4 结语

能源不仅为经济发展提供动力, 同时也为人类生存提供物质保障, 而在经济发展中被广泛应用的一种能源传输设备变压器则关系着电力企业的生存发展。在变压器整个生产、制造、设计、运行等众多环节中, 对变压器运行台数以及经济容量进行分析, 也就是选择节能型的变压器, 并在其高效率运行下实现节能目的也就显得尤为重要了。

摘要：伴随社会经济的不断发展, 电力事业也迎来了其发展的高峰期, 在变压器的性能方面电力用户也提出了更高要求。现如今, 提升配电系统效率, 降低变压器的损耗则变成了我国电力系统在节能方面最为关键的一环。文章就各种节能型的变压器性价比进行了大致研究, 并对其运行方式做了简要论述, 从而为节能型变压器的运行方式作了一番思考, 以期为我国节能型变压器的运行提供可供参考的意见和建议。

关键词：节能型变压器,性价比,运行方式

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配电变压器节能降耗措施的探讨 第2篇

赵彦顺

国电靖远发电公司，甘肃白银市平川区电力路，730919 摘要：随着我国经济的快速发展,用电量逐年增加,作为电力系统实现电能输送与分配的重要设备之一, 变压器的用量也势必不断增长, 降低变压器损耗是降低电网线损的关键。变压器的节能措施涵盖在变压器生产、使用、运行等各个方面。本文首先分析了变压器运行的损耗及制造中的降耗措施，然后从配变损耗增大原因及在变压器的选型、配置、运行方式、无功补偿和管理等7各方面个方面探讨了变压器的节能降耗措施。关键词：配电网；变压器；节能降耗 1 引言：变压器是电网中运用最普遍的设备之一,它贯穿于电力系统的发、输、变、配、用各个环节。一般说来,从发电到用电需要经过3～5次的电压变换过程,其中变压器必然产生有功和无功损耗,其电能总损耗约占发电量的10%。尤其在配电网中,增加配变布点的要求使得配电变压器的数量和总容量非常庞大, 在配电网线损中配电变压器损耗占了60％以上。在整个电力系统中，变压器中占了相当比例。因此,提高配变的运行效率、降低配网损耗具有极为重大的意义。变压器的损耗分析及在制造工艺上应采取的措施

变压器运行时从电网吸收功率，其中很小一部分消耗在原绕组的电阻和铁心上。其余部分通过电磁感应传给副绕组，副绕组获得的电磁功率又有很小一部分消耗在副绕组的电阻上，其余的传给负载。其中消耗在电阻上的叫铜耗，消耗在铁心上的叫。变压器的损耗就包括铁损和铜损。铁耗与铁芯的材质有关,与负荷大小无关,其值基本上是固定的;铜耗与变压器的负载密切相关,近似与负荷电流的平方成正比。

2.1 降低空载损耗，改进铁心结构。

空载损耗虽然只占变压器总损耗的20％～30％，但它不是随负载变化而变化的损耗。对于年最大负载利用小时较低的中小型变压器来说，降低空载损耗的意义更为重大。变压器空载损耗为Po=KcPcGc，要降低空载损耗，就必须降低铁心质量Gc、单位损耗Pc、工艺系数Kc。

改进措施

（1）采用优良的硅钢片。硅钢片越好，则单位

损耗Pc越小。（2）改进贴心结构和工艺，降低工艺系数Kc。当硅钢片一定时，单位损耗一定，而降低铁心质量时，磁通密度增大，单位损耗成二次方的增大，空载损耗反而上升，所以只能降低工艺系数Kc。2.2 降低负载损耗，改进绝缘结。负载损耗占总损耗的70％～80％，数值很大。变压器的负载损耗近似为绕组的电阻损耗。表示为Pk=KmδGm（？）即负载损耗与铁芯损耗于导线质

量Km、电流密度δ、电导率Gm有关。降低措施：

（1）降低电导率Km，采用电导率高的铜线。（2）降低导线重量时，电流密度成二次方增大，负载损耗反而上升。降低电流密度，可以降低负载损耗，但导线重量增大，浪费了材料。

（3）从减少匝数出发，可以降低负载损耗，但增大了铁心质量。

因此，直接改变变压器导电体数据来降低负载损耗是有困难的，除了适当降低电流密度外，只有从改善绝缘结构、缩小绝缘的体积。提高绕组填充系数着手，来减少绕组尺寸，以减少负载漏损耗。2.3 降低其他损耗，改进其他结构。

设计中应将绕组安匝调整得很平衡，控制了绕组的漏磁通。这就降低了邮箱等结构件中的杂散损耗；在变压器油油箱上还采用波纹油箱代替管式散热器，从而体改了散热效率；铁轭绝缘采用整体绝缘，绕组出头和外表加强绑扎，对绕组绕制尺寸加以严格规定，这些都有助于提高绕组的机械强度。

3.造成变压器损耗增大的外部原因

3.1 温度过高

电力变压器的温升每超过8℃，寿命将减少一半。如果它的运行温度超过变压器绕组绝缘允许的范围，绝缘迅速老化，甚至使绕组击穿，烧毁变压器。所以要降低电力变压器运行温度实现节能。3.2 三相电流不平衡。

负序电流最大不能超过正序电流的5%。如果变压器绕组为YO接线，在中线流过的电流不应超过变压器的额定电流的25%。否则损耗将加大。

3.3 高次谐波 在电力系统中各种高次谐波会造成电能损耗，对于电力变压器要减少或消除供电系统的高次谐波。

3.4 负载率太低或太高低

当负载太小时，变压器无功损耗加大，功率因数变差；当变压器过负荷运行时，会造成变压器过热，且有功损耗加大。一般情况下，电力变压器运行的负载在60～70%Se时处于理想状态，此时变压器损耗较小，运行费用较低。

3.5 安装地点不够合理，供电半径较大

按照运行规程及设计规程要求，配电变压器应设置在负荷中心，供电半径不大于500m，但实际运行中，有部分变压器供电半径接近或超过了500m，特别一些供水企业，一些水泵的供电线路最远的达到了1O00m以上，造成末端电压过低，设备启动困难。建设性措施

4.1 合理选择变压器型号，加快高能耗变压器更新改造

我国S7 系列变压器是20世纪80 年代后推出的，其空载损耗和短路损耗均较高。目前推广应用的是S11 系列变压器及非晶合金变压器、新一代干式变压器等低损耗变压器。目前全国在网运行的1980年以前生产的老式配电变压器仍有2.5 kVA，与S9 系列变压器相比，它们的损耗高出40%，全年多损耗电能近100 亿kW·h，从环保方面看，相当于7000多万桶原油产生的能量，每年向大气排放大量二氧化硫和二氧化碳。此外，由于这批变压器使用时间大都已超过20 年，绝缘层老化、维修不方便，事故隐患不断。因此，更换高损耗配变带来的节能效益是非常可观的，且有利于增强配网运行的可靠性。

4.2 合理选择变压器容量及安装地点

一般电力变压器的空载损耗和负载损耗之比大约在1/4～1/3之间，因此，当变压器负载率在50%～70%时，变压器的运行效率最高。故应根据配变所供负荷的特点，计算负荷变化的范围，在同时考虑技术和经济两因素的前提下，合理地配置变压器的容量及台数，这样既可减少基本电费，提高运行效率，又能降低变压器损耗。

随着变压器制造技术的不断提高，其空载损耗和负载损耗都有大幅下降。但是，在变压器的发展过程中，空载损耗的下降速度远远超过负载损耗的下降速度，这是在磁性材料的制造技术方面进展较

快的结果。随之而来的一个变化是，变压器的经济

运行容量明显下降，以非晶合金变压器为例，其经济运行容量下降到了20%～30%，且随着变压器容量的增大，节能效率也逐步提高。因此，在工程选型时非晶合金变压器的容量宜大些。对于季节性负荷较强的地区，如果配变处于轻载的时间较长，其空载损耗将成为电能损耗的主要部分。因此，在这类地区宜采用非晶合金变压器。4.3 正确选择变压器安装位置

变压器应尽量安装在负荷中心，或最大负荷点。依照《中国南方电网城市配电网技术导则》，宜将供电半径控制在以下范围：A类供电区为150m，B类供电区为250m，C类供电区为400m，以确保末端电压达到规程要求。且配电布线宜呈网状结构，应尽量避免采用链状或树状结构。在工厂中，应将变压器室及低压配电中心就近设置在最大的动力设备附近。

4.4 做好交接试验，把好入网关

由于近几年材料价格上涨以及变压器生产厂商技术水平、生产工艺参差不齐，生产出来的新变压器性能参数不一定达到技术条件，主要表现为变压器空载损耗较大。该部分变压器的入网，必定增加损耗。供电部门在投运前一定要对变压器的参数进行全面检测。

4.5 合理调整变压器运行方式 4.5.1 合理调整变压器电压

变压器的空载损耗和运行电压的平方成正比，负载损耗和运行电压的平方成反比。变压器在额定电压下运行，以其产生的损耗为基准，通过调整变压器分接开关，使其运行电压在1.07U～0.95U 范围内。运行实践表明：当变压器处于轻载或空载运行，运行电压必然要升高，此时空载损耗占主导地位，因此必须通过调整分接开关，降低输入电压，这不仅可保证供电电压质量，而且还有利于降低空载损耗；反之，在供电高峰期变压器处于满载运行，其运行电压必然下降，此时负载损耗占主导地位。4.5.2 调整三相负荷平衡，建立负荷不平衡运行管理。

不平衡电流的存在，不仅增加了变压器损耗，也增加了低压线路损耗，所以应建立不平衡度考核制度，高度重视不平衡度调整工作，应定期测量变压器三相负荷，及时调整负荷接入方式，力求变压器三相电流平衡。4.5.3 优化变压器运行 由于变压器并联运行有很多优点，所以大型企业一般都有多台变压器同时运行。在运行中根据实际负荷大小安排变压器台数，合理分配负荷，将有效地降低企业的电能损耗和运行成本。对于低压侧存在联络关系的系统，只需通过操作低压开关即可实现运行方式的转换，相比之下，单纯新增或更换变压器不仅工作量大，而且经济性不高，甚至在较多情况下效果还不如低压侧联络的方式。在低压配变之间距离较近时，可在规划配变时增加低压侧联络线路，在同时考虑供电可靠性和经济性的情况下，选择合理线径的低压联络线，这种方式尤其适用于住宅小区供电。

4.6 采用无功补偿提高功率因数

配电变压器的效率不仅随着输送有功功率的变化而变化，还随着负荷功率因数的变化而变化，通常功率因数低时，变压器效率相应地也降低。对于变压器进行无功补偿，提高其功率因数，可以大大减少无功功率在变压器上的传输，从而减少变压器上的损耗。这种方法节效果显著，通常会在功率因数较低时采用。此外，无功功率补偿还可降低高压电网的线损，提高变压器的负载能力，并改善用户的电压质量。

4.7 加强配变的管理

在经济发达的城市，一个区供电局的配变规模可达数千台，这些配变的型号、容量和运行状态各不相同，在实际工作中应加强如下几个方面的管理：（1）开展配变资产清查工作，清理高能耗和运行时间长的残旧配变，并及时进行更换。（2）加强配变运行数据的管理，掌握配变负载率的发展趋势，整理出过载配变和即将过载的配变，制定相应的方案并做好设计，及时在配网规划中立项实施改造。

（3）对于为解决重、过载而新增的配变，应合理设置其布点，在缓解配变重、过载的同时减小低压供电半径。我国节能配电变压器发展概述

5.1 S7型变压器的出现

变压器产品的创新开发以达到节能降耗的目的成为变压器行业发展的一个必然的趋势。八十年代，我国推广了第一代节能产品S7型变压器。5.2 S9型变压器的出现

由于变压器制造技术的不断进步，新技术、新材料、新工艺的采用，沈阳变压器研究所于94年

首先推出了10kV级新S9型变压器，节能效果显著，迅速得到行业内各厂家以及用。S9系列（1998年标准）被称为我国第二代低损耗节能变压器，S9与S7型产品相比，空载损耗平均下降10.25%，空载电流下37.7%，负载损耗平均降低22.4%，且结构合理外型美观。

5.3 S11型变压器的出现 2002年，沈阳变压器研究所进行了S11系列变压器设计，S11是既S9的改进产品，它的主要优点：一是S11型卷铁芯变压器的空载损耗比同容量的S9降低了25％～30％；二是机械强度高,安匝分布平衡,产品的抗短路能力好；三是是变压器取消了储油柜。该系列产品外形美观,体积小,是理想的免维护优质产品。电力部门于98年3月12日的发文，要求淘汰S7型变压器，改善S9型、推广S11型变压器。

5.4 非晶合金变压器

随着科技发展，各种新型变压器不断涌现，变压器铁芯材料不断更新，非晶合金以及其它新合金材料得到广泛使用；非非晶合金带材具有同向的软磁材料、损耗低（约为硅钢片的20％~30％）、电阻率高（约为硅钢片的3倍）、后继工艺处理方便、制造工艺环保的优点。但也有厚度薄、硬度大、退货后材料易碎等缺点。在2001年的11月上海工业博览会上首次出现了630KVA非晶合金铁心的干式变压器。非晶合金铁心变压器分为非晶合金三相配变变压器、非晶合金组合式变压器、非晶合金单相配变变压器、非晶合金地下室配变变压器、非晶合金地下室路灯变压器、非晶合金干式变压器。5.5 干式变压器的发展

上个世纪五、六十年代在中国出现了B级绝缘的国外叫做《OVDT》的敞开、通风冷却干式变压器。

70年代，上海和北京变压器厂相继开发出厚绝缘带石英粉填料的在真空状态浇注的环氧树脂包封干式变压器，但厚绝缘难以解决开裂问题，也发生了一些事故。

正在人们对环氧树脂干式变压器技术产生怀疑时，顺德变压器厂成功地从德国引进不带石英填料的纯环氧树脂薄绝缘（1-3mm）技术，它的出现，使我国的干式变压器的技术得到迅速发展。

在本世纪初，上海GE公司采用美国技术研究开发出H级绝缘的带填料的薄绝缘环氧树脂真空浇注干式变压器，这种变压器具有体积小、质量轻、防火防潮的优点。在20世纪70年代后期，上海ABB公司制造了无模成型的“雷神”型缠绕玻璃纤维丝加强树脂包封绕组的干式变压器，它具有机械强度高、阻燃性好、无模成型成本低的优点。

因干式变具有防火、防爆、免维护，无污染，体积小的优点，近年来得到了大量应用。结束语。

总之，变压器在节能降耗的方面,具有很大的节能潜力。应合理选用、配置、管理配电变压器。随着电力负荷的增长，配变的数量和容量也逐步增加，除了在工艺上采用新型节能材料、在规划运行时降低变压器损耗之外，还必须加强配变的管理，充分挖掘配变降损措施。

参考文献

基于建筑节能的变压器选择 第3篇

关键词 变压器；建筑节能；供电；配电

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0184-01

建筑能耗是指民用建筑运行过程中消耗的能源，即民用建筑采暖、通风、空调、照明、生活热水、炊事、家用电器以及其他在建筑中安装使用的设备运行能耗。建筑节能是实现我国节能减排重大战略决策的主要任务。建筑节能是指加强能源管理，采取新技术、新设备、科学经济的使用能源、减少能源从生产到消费各个环节中的损失，高效综合地使用能源。建筑节的核心提高能源综合利用的效率。随着社会经济的发展，各种建筑物一栋栋建成，建筑物的耗能量也不断被刷新。建筑物中使用的电能的消耗量是各种能量增加最多的，建筑能耗占社会总能耗近35%。目前，国家对建筑节能也逐渐重视，建筑物的电能节能是指在保证用电质量和用电安全的情况下，节约电能、降低能耗、提高经济效益。变压器的能量损耗是建筑物用电设备总能耗达10%以上，是电能损耗最大的部分，而且随着运行年限的增加，这一比率还将增加。因而如何优化选择变压器在建筑节能上具有重要的意义。

1 变压器型号的选择

变压器的選择应根据建筑物的用电负荷的种类和用电特性来选择，此外还与变压器的型号、负载率、运行方式、一次性投资额、使用期限、功率因数等有关。因此，变压器的选择需要对所选变压器的综合的经济指标进行比较，最终选定变压器。

近年来我国变压器生产商就变压器的损耗降低、性能提高、生产成本为目的对变压器的材料和结构进行了优化设计，推出众多新型变压器。常见的新型变压器有：S11型叠片式配电变压器、S11型卷铁芯配电变压器、S11～S13型立体卷铁心变压器、SH13～SH16型非晶合金变

压器。

S11型叠片式配电变压器。其具有低损耗、低噪声、抗短路能力强、抗冲击性好及良好的运行经济性等特点，空载损耗降低了20%～35%。

S11型卷铁芯配电变压器空载电流较小、功率因数高，运行损耗低、噪声水平低（30 dB～45 dB），运行可靠性高；但维修难度大。

S11～S13型立体卷铁心变压器产品体积小，节省了安装空间，节约材料15%左右。励磁电流减小、谐波降低、空载损耗小、噪声小。变压器适用容量范围大，目前可达到3 150 kVA。

SH13～SH16型非晶合金变压器的导磁性能极好；空载损耗比硅钢片铁芯变压器降低70%～80%；制作工艺处理方便，制造过程无污染物排除；耐腐蚀。

2 变压器运行方式的选择

变压器运行方式的选择与负荷种类和特性有关，应根据每个用户的具体情况而定。除了变压器的经济运行之外，变压器还应满足安全、可靠、优质运行等要求。对于重要用户，还应突出供电可靠性和灵活性；对于二级和一级负荷应选择2台或多台变压器，保障在任何一台变压器发生故障或检修停运状态下，供电负荷70％~80％不受影响；对于供电范围较大的用户，应当考虑供电范围的半径不宜超过500 m，这将造成线路损耗增加和电压质量下降的问题，宜采用多点或将变压器设置在负荷中心供电，以保证变压器的经济和优质运行；对负载波动大且长期运行的负载，可通过增设小容量变压器作或有载变压器作为调节。由于电网多是感性网络，通常采用并联电容对无功功率进行补偿，这一措施能产生显著的节电效果，按照从源头就地补偿的原则配置安装移相电容器，若在变电室低压母线侧安装，可采用分组自动控制方式运行，保证功率因数达到0.9以上。

3 变压器数量的确定

合理的选择变压器的台数，既能提高变压器的利用率，又能降低变压器的空载损耗。我们应根据实际电网用户数、负荷密度等情况，采用单相、主从变压，其中一台是主变压器其接最大负荷电量，另一台为从变压器所接负荷按低负荷状态选择、并列运行变压器等多种形式供电，降低一些应高峰用电导致变压器的空载损耗，提高变压器的利用率。但在下列特殊情况应设专用变压器。

1）当共用变压器上的动力严重影响照明质量时，可设照明专用变压器。

2）当出现季节性用电高峰时，可设专用变压器。

3）当接线为Y，Yn0的变压器，单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25％时，可设单相变压器。

4）当某些特殊设备需要时，可设专用变压器。

4 变压器的容量的确定

变压器容量的选择涉及到供电电压的质量、供电系统投资的大小及经济运行等。一般建筑供电变压器的选择，首先应根据负荷的计算容量与负荷特点选择合理的变压器台数和容量，同时考虑变压器容量负载系数。采用经济运行的方法选择变压器的容量。这样做既能保证所供电电压的质量也能减少不必要的电能损失。对变压器的长期运行具有重大的经济意义。

5 小结

建筑物变压器的选择是建筑物节能中的一项重要经济技术活动，是在确保建筑节能的情况下变压器安全经济运行与满足用户对供电质量和可靠性要求的基础上，以变压器的低的损耗参数为前提，将变压器的节能与经济统一作为选择的出发点。在这一出发点上选择变压器应考虑变压器在合理分配负荷的情况下：变压器的损耗小，变压器容量大，减少变压器台数。此外应选用新型节能变压器产品。

建筑物变压器节能还与采用先进有效的节能产品和控制工艺，以及采取各种措施提高系统功率因数的。建筑物电力的节能还与合理选定供电中心，减少负载产生的电力谐波，降低线路损耗有密切的关系。此外，为提高变压器综合的运行效率，还应根据建筑物实际负载电流的大小决定投入变压器的台数和运行方式，也可根据各变压器的参数，综合确定切换运行方式的电流大小，并合理选择改变变压器运行方式的

时间。

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[4]辜承林,陈乔夫,熊永前.电机学[M].华中科技大学出版社,2005.

[5]张丽萍.浅谈变压器节能措施[J].油气田地面工程,2009,28(4):5l-52.

[6]王金丽,盛万兴,向驰.非晶合金配电变压器的应用及节能分析[J].电网技术,2008,32(18):25-29.

浅谈变压器节能 第4篇

一般情况下, 变压器工作时的负荷率都在35%左右, 如果干式变压器超负荷运行, 则会在出风口散发大量的热气。一些数据显示, 将变压器的负荷率提高到某个数值时 ( 如85% ) 可使其达到最高的工作效率, 但提高变压器的工作效率并不是仅改变这一个因素就能实现的。

首先, 根据变压器型号和生产厂家的不同, 变压器达到最高工作效率时的负载率是不同的。厂家会提供一个最佳运行工况的实验模型及最佳负载值, 但由于存在制造公差, 这个数据虽然很接近真实值, 但不会十分精确。

无论采用何种方式, 由于其中的影响因素很多 ( 如能源效率等) , 计算所得的负载率与变压器实际运行中的负载率都无法精确匹配。需要注意的是, 负载值越接近最佳负载值, 效率的提高速度会越慢。若制造商提供的最高工作效率时的负载率是88% , 那么变压器实际运行时负载率即使只达到75% , 也要比35% 时的工作效率高很多, 关键是要避免严重的过载或负荷过低的现象发生。

2 举例———通过增加变压器数量节约能源

通常认为节约能源就是在事后做一些额外的措施 ( 如增加绝缘等) 以减少热损失。但是, 也可以在项目设计的过程中, 通过不同的设计方案建立节能模型。有一个典型的案例是增加配电馈线和变压器来节约能源。

通常情况下, 基本电力设施的能源效率都较低, 不是因为有意要浪费能源, 而是没有刻意去节约能源。

商业及工业设备通常使用的电压是480 /277V与208 /120V的组合。一般情况下, 电力公司服务器提供的电压是480V, 经变压器转换后的电压是277V。对于一般的办公室和使用设备, 所需的电压是120V, 这就需要降压变压器将电压转换为208 /120V, 通常做法是设置一个大的变压器 ( 见图1 ) 和一个综合面板, 这种做法会节省设计师的时间, 但会增加建筑成本与操作成本。

理想情况下, 应尽可能地将480V电缆布满整个建筑, 到目前为止, 所有馈线采用的电压都是480V, 只有少数分支线路采用较低电压。首先, 达到相同功率的条件下, 电压采用480V时要比采用120V节省更多的人力和物力。更重要的是, 当电压为480V时, 配电系统自身的效率就较高。120V的变压器的位置越接近那些使用120V电压的负载, 系统的效率将会越高, 因此可以采用以下一些较高效的做法。

1) 将中心位置的一个大变压器替换成几个放置在不同位置的小变压器 ( 480V ~ 120 /208V) , 尽量缩短208 /120V分支线路的长度, 提高效率。

2) 对使用277V电压的负载采用类似的方法。将中心位置的一个大变压器替换成几个放置在不同位置的小变压器 ( 480V ~ 480 /277V) 。或者考虑是否可以用480V电压替代277V电压, 因为在某些应用中 ( 如典型的照明和再热箱) 是可以使用480V电压代替的。

采用这种方式确实会增加额外的花费, 但单是建筑能耗所节约的能源就足以弥补这些消耗, 并且这种节能将存在于这些建筑基础设施的整个生命周期内。

3 变压器温升

在选择高效率变压器时, 温升也是一个重要因素。在相同负载率的情况下, 变压器的温升越低, 效率越高。温升随变压器运行过程中产生的热量 ( 如一个好的变压器产生的热量会较少) 和散发热量的不同而变化。虽然铜绕组变压器 ( 见图2) 的成本较高, 但使用过程中所节约的能耗通常可以弥补这部分成本。

一些专用变压器通常要求更高, 例如, 需要优化照明或高峰变量加载等。

4 变压器安装位置

变压器尽量不要安装在通风不畅 ( 如排风口贴近墙壁) 或靠近热源 ( 如其他产热设备) 的位置。在商业建筑中, 这种通风不良的安装位置通常被称为“设备壁橱”, 出现这种现象的主要原因是为了节省空间。

上述这些不正规的安装位置 ( 特别是涉及到工作空间时) 违反了NEC及OSHA中的相关规定, 而且也违背了物理学定律。这不仅给维修人员带来危险, 同时也降低了设备的工作效率和可靠性, 给用户带来不必要的散热和噪音, 造成火灾隐患。

浅谈我国变压器现状及新型节能方略 第5篇

关键词：变压器；节能；粘接式三角铁心变压器

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

一、我国变压器现状

我国是世界上电能生产和消费大国，目前装机容量和发电量均居世界第二位。但是我国运行中变压器社会拥有量中，不仅有大量20世纪60年代、70年代老旧变压器，有些单位还有40年代、50年代高耗能老变压器在运行，老旧变压器总计100多万台，占社会拥有量的40%以上。由于老旧变压器数量大，造成我国电网损耗率高，相当国外50年代、60年代水平。

二、变压器技术进步回顾

历来，决定变压器能耗的关键是铁心的材质和结构。长期以来，变压器铁心均由硅钢片叠装而成，由于铁心有接缝，接缝的磁阻是相同尺寸导磁材料的几千倍，整体磁阻增大，不但空载电流大、损耗高，而且运行噪声大。为减少接缝影响和节省材料，人们设计制造过渐开线式半卷半叠式铁心变压器和采用三只C型铁心排列成Y型铁心变压器，由于其主磁通回路仍有接缝，技术性能不是很理想。

为了提高材料性能，人们作了大量的工作，由热轧硅钢片发展到冷轧晶粒取向硅钢片，进而发展到非晶合金带材，材料的导磁性能越来越好，厚度越来越薄，单位损耗越来越小，使变压器产品的技术性能获得了很大进步。

在变压器结构设计上，人们也作了大量的探索和改进，叠片式铁心的接缝由直接缝改为斜接缝到多级搭接接缝；铁心剪切加工精度越来越高；特别是采用卷铁心结构后，由于铁心无接缝，使其具有重量轻、体积小、损耗低、噪声低、空载电流小、抗短路能力强等优点，是变压器铁心结构技术进步的一次飞跃。由于卷铁心的加工工艺，能充分发挥薄型硅钢片低损耗的良好性能，符合片形越来越薄的时代发展潮流。特别是超薄形非晶合金带材的问世，采用卷铁心工艺将是其最好的选择。闭环卷铁心变压器的制作难点在于绕组的绕制，但随着绕制专用设备的不断开发和改进，上述难点并不难解决。

三、卷铁心变压器的最新进展

目前使用的S11型三相平面卷铁心变压器，由于三相磁路不平衡，框间磁力线沟通困难，使其性能提高受限；普通立体排列卷铁心，由于存在以下技术难题，使其性能不稳定：（1）由于同相不同卷铁心框硅钢片平面之间互成120度角，接合面成锯齿形相对，使不同框之间磁力线不能互相沟通，同相铁心柱中，两半铁心磁通密度不一致，最高磁密增大，损耗增加。实验表明，在相同铁心柱和窗口尺寸条件下，立体排列卷铁心比平面排列损耗有所下降，但幅度不大；（2）铁心框的衔接，沿用变压器现有技术中的织带缠绕和铁心夹件机械夹持固定法，由于夹件的夹持力朝向硅钢片宽度方向，较薄的硅钢片刚度不够，无法将其夹紧，变压器稍有倾斜和振动，铁心框之间就会产生磨擦和错位，造成铁心片间短路，实验证明，将夹好的铁心，每起吊和搬运一次，其空载电流和空载损耗参数就有变化，使变压器性能极不稳定。

为了攻克上述技术难关，通过采用创新的制作方法，将三只同形半圆截面卷铁心框，结合面经平整加工和特殊处理后，用特制的绝缘导磁胶，粘接成三角三相变压器铁心，摒弃了传统的绑带缠绕和夹件机械夹持固定法，使铁心成一牢固整体，不同框之间结合紧密，磁力线可以互相沟通，铁心整体电磁性能和机械强度大幅度提高。试制样机经电力工业部电气设备质量检验测试中心进行了例行试验、型式试验和特殊试验，所有项目全部合格，与同容量S9型叠片式变压器相比，空载电流降低92%；空载损耗降低47%；负载损耗降低7.5%；噪声降低13分贝；体积减小1/4；重量减轻1/5，其高效节能性能，大大优于S11型变压器国家标准，暂命名S[13]型。粘接式三角铁心三相变压器的制作方法不但在国内是首创，国际上也无类似先例，三角铁芯变压器以其独特的结构，接近理想状态的三相等磁路，必将使该项技术处于高效节能变压器制造行业的科技前沿。

四、变压器节能前景广阔

根据变压器损耗评估计算公式，一台变压器一年的损耗电量为：

Ap=8700*（P0+F2*Rk+G*I0%*PN）

式中：Ap----全年损耗电量（kwh）；P0-----变压器空载损耗（kw）；Rk----变压器负载损耗（kw）；I0%----变压器空载电流百分数；PN----变压器额定容量（KVA）；F----变压器运行负荷率，一般取0.6；G----无功当量系数，一般取0.05；8700----全年运行小时数。

根据上式，一台315KVA变压器，S[13]型与S11、S9型一年损耗的电量分别为13900Kwh，16020Kwh和19540Kwh，即一台315KVA S[13]型变压器每年比S11、S9型节电2120Kwh、5640Kwh，分别节电13.3%和28.9%。按1千伏以下普通工业电价0.626元/kwh计，S[13]型比S9型年节约电费3531元；按商业电价0.805元/kwh计，年可节约电费4540元。

目前，S[13]型粘接式三角卷铁心变压器的市场售价约比S9型高15%左右，S9型315KVA變压器价格约41000元（参考价），S[13]型315KVA变压器价格约47000元（参考价），用户若选用S[13]型代替S9型，通过节约电费，1年半就可收回多投入的资金，以后每年节约的电费就是纯效益。如果采用导磁性能更佳的非合金带材制造粘接三角卷铁心变压器，其节能效果将更加显著。

参考文献：

[1]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

调容变压器节能运行分析 第6篇

关键词：调容变压器,损耗曲线,节能,临界容量

0 引言

调容变压器 (以下简称调容变) 是近年研发并推广应用的配电变压器, 其额定容量可根据负荷转换, 从而解决变压器长时间轻载运行损耗较大问题, 达到节能目的。由于调容变实际应用时间不长、运行数量不多, 人们对它的特点尤其是运行特性还不太了解, 甚至在对调容变和普通变压器的运行损耗做简单对比后得出了“调容变似乎并不节能”的结论, 因此本文基于调容变特点, 对调容变的运行损耗进行数值计算和图像分析, 以期指导调容变节能应用。

1 调容变概述

调容变是一种特殊配电变压器, 具有两种额定容量。在实际运行中, 它根据负载情况对高压绕组联接组进行“D”、“Y”变换, 同时对低压绕组进行“并联”、“串联”变换, 从而实现两种额定容量的转换。调容变在两种额定容量下具有不同的空载损耗和负载损耗, 因此根据实际负荷来调整额定容量, 可防止“大马拉小车”, 减少运行电能损耗。调容变主要用于负载分散、季节性用电量差异大且平均负荷率较低的场合。

调容变两种额定容量间的转换可采用无载调容开关实现, 即在变压器停电后操作调容开关, 同时改变高、低压绕组的联接方式, 实现额定容量的转换;也可采用有载调容开关实现, 即根据实际负荷情况, 在运行状态下操作调容开关, 实现额定容量的转换。如果再给有载调容开关配以自动控制器, 那么就可以根据负荷的大小和变化情况对调容变实现两种额定容量间的自动转换。显然, 采用有载调容开关可以大幅缩短调容变容量转换时间并减少工作量, 从而提高供电可靠率, 同时还能达到减少变压器电能损耗的目的。

在调容变产品型号的组成形式中, 将低档位的额定容量写在括号中, 如一台三相油浸密封式、损耗水平为“11”、315kVA变换为100kVA的10kV有载调容变的型号为S11-M.ZT-315 (100) /10, 其中的“ZT”表示“有载调容”。在给出调容变的其它技术参数值时, 也将对应于小额定容量的值写在括号中, 如某台调容变的空载损耗PO为290 (130) W、负载损耗PK为3 200 (1 250) W, 括号中的数值即为对应于小额定容量的值。

2 变压器的损耗和节能

2.1 变压器的损耗

变压器运行时的损耗P由空载损耗PO和负载损耗PK构成, 即:

式中, PO为变压器运行时的空载损耗;PK为变压器运行时的负载损耗;SN为变压器的额定容量;PKN为变压器满载运行时的负载损耗 (额定负载损耗) ;S为变压器运行时所带负荷的视在功率;β=S/SN为变压器的负载系数。

对于一台成品变压器, 其PO是不会随变压器所带负荷大小而变化的。

式 (1) 中, 变压器的负荷用视在功率S来表示, 并没有用有功功率P和无功功率Q来表示, 这是因为分析的是变压器运行时的负载损耗值, 而它只与负荷的电流值有关。在电压值一定的情况下, 负荷电流所对应的就是负荷的视在功率, 因此负荷的视在功率S也就代表了负荷电流。

变压器运行时的负载损耗PK不但与额定负载损耗PKN有关, 还与负载系数β有关。当PKN一定时, PK随变压器所带负荷大小而变化, 与负载系数的平方成正比。

对于一台成品变压器, 由于其SN、PO、PKN都是常数, 因此可得到一个关于变压器所带负荷S的二次方程。

把给定变压器的技术数据代入式 (2) , 并绘出其图像, 就会得到变压器的损耗曲线P (S) , 如图1所示。

损耗曲线上每个点的横坐标表示变压器所带负荷的视在功率S, 纵坐标表示此负荷对应的损耗P。当变压器带负荷运行时, 其损耗P就会随着负荷S的变化沿着这条曲线变动, 即损耗曲线表明了变压器运行时的损耗与其所带负荷的关系。

2.2 变压器的节能

变压器作为一种电能变换和传输设备, 它在运行过程中自身所消耗的电能越小越好, 即要求变压器能够节能。通常说的“变压器节能”有两方面含义。

(1) 节能变压器。甲、乙两台额定容量相同的变压器满负荷运行时, 如果甲变压器的损耗P甲 (P甲=PO甲+PK甲) 小于乙变压器的损耗P乙, 那么甲变压器比乙变压器节能。

(2) 变压器节能运行。甲、乙两台容量不等或相等的变压器带相同容量负荷时, 如果甲变压器的损耗P甲小于乙变压器的损耗P乙, 那么在此负荷水平下, 甲变压器比乙变压器节能。

无论是以上哪种情况, 变压器节能都是对其空载损耗与负载损耗之和而言, 都要求二者之和尽可能小。

实现第一种含义的变压器节能, 要依靠变压器的制造厂家从设计思路、计算方法、原材料性能、结构型式、制造工艺等方面采取措施, 尽可能地降低变压器的空载损耗和负载损耗, 从而制造出低损耗或节能变压器。

实现第二种含义的变压器节能, 要依靠变压器的运行单位。运行单位首先要选用低损耗变压器, 同时要根据变压器的台数和各自的损耗曲线, 在负荷变化时合理调整变压器的运行方式, 以实现在这一负荷水平下变压器损耗最小, 从而达到节能目的。本文所说的调容变节能运行就是从第二种含义上讲的。

3 调容变节能运行分析

某台型号为S11-M.ZT-315 (100) /10的有载调容变, 其空载损耗为480 (200) W, 额定负荷损耗为3 830 (1 500) W, 下面将根据负荷大小合理安排其运行方式。

3.1 计算分析

为了便于分析调容变的节能运行条件, 引入节能临界容量SLJ。其物理意义是:当调容变所带负荷为SLJ时, 调容变分别运行于两种额定容量档位时的损耗是相等的。根据式 (1) 有:

由式 (3) 可得SLJ为50.13kVA, 即当S为50.13kVA时, 调容变运行在100kVA档和315kVA档的损耗一样, 都为577W。式 (3) 经过变换, 并代入SLJ的值, 有:

式 (4) 左边是调容变大容量档时的空载损耗与小容量档时的空载损耗的差值, 即小容量档时的空载损耗比大容量档时的小280W;式 (4) 右侧是当所带负荷为50.13kVA时, 小容量档时的负载损耗与大容量档时的负载损耗的差值。由此可见, 小容量档时空载损耗低的优势在S=SLJ时已被此时因负载系数相对较大 (β=50.13kVA/100kVA=0.501 3) 而产生的较大负载损耗完全抵消。尽管大容量档时的额定负载损耗较大, 但相对于315kVA的额定容量来说, 负荷为50.13kVA时的负载系数 (β=50.13kVA/315kVA=0.159) 实在是太小了, 此时大容量下较低的负载损耗与小容量档时较大的负载损耗之差在数值上正好等于两个空载损耗的差值。

根据式 (2) 和给定的调容变参数, 可计算出当实时负荷S=0 (空载运行) 、SSLJ、S=SN1、SN1

根据节能临界容量的概念和表1结果, 可初步得出调容变节能运行的基本规律:当0S

3.2 图像分析

对应于调容变的两种额定容量, 有P100 (S) 和P315 (S) 两条损耗曲线, 如图2所示。调容变运行在哪个容量档位上, 损耗P就沿着对应损耗曲线随负荷变化。

(1) 因PO, 100

(2) 当0

(3) 当S=SLJ时, 两条损耗曲线有一个交点, 表明此时调容变运行在小容量档与运行在大容量档的损耗相等。

(4) 曲线P100 (S) 的陡度较大, 表明随负荷S的增大, 损耗P急剧上升;曲线P315 (S) 的走势平缓, 表明随负荷S的增大, 损耗P缓慢上升。曲线P100 (S) 上升较快, 虽然它的起点较低, 但在S=SLJ时, P100 (S) “追赶”上了P315 (S) , 而且当SLJ

(5) 实时负荷S越接近小额定容量SN1, 调容变运行在大容量档的节能效果就越明显, 在图像上表现为实时负荷S距小额定容量SN1越近, 两条曲线的差值就越大。这个差值就是当SLJ

由以上分析可以得出结论:当实时负荷S增加到SLJ时, 应将调容变从小容量档转换至大容量档, 而不要等到负荷增加到接近或等于小容量时才转换额定容量的档位。

(6) 当SLJ

从数值计算和图像分析可知, 调容变实现节能运行的本质就是根据所带负荷的大小和变化情况, 运用人工或自动控制手段适时调节运行容量档位, 使调容变始终运行于较低的损耗曲线上, 从而达到节能目的。

4 结束语

调容变适用于负荷波动大且多数时间处于较低负荷状态的供电场合, 农村季节性负荷、单班制工矿企业、每天最大负荷持续时间很短等年平均负载率较低用户都可以选用调容变。为了使调容变达到节能运行目的, 应根据负荷大小和变化情况适时转换两种额定容量, 保证损耗始终最低。为了实现实时跟踪负荷大小, 适时调整调容变的容量档位, 宜选用有载调容变开关并配套使用自动控制器, 这样不仅可以减少运行人员工作量, 提高供电可靠性, 而且可以真正实现节能运行。有载调容变自动控制器的容量转换值应整定为节电临界容量SLJ, 且设置一定延时, 以防止负荷波动引起误调容;容量转换值绝不可整定为小额定容量的值, 因为在SLJ

参考文献

[1]JB/T 10778—2007三相油浸式调容变压器[S]

[2]姚志松, 姚磊.中小型变压器实用大全[M].北京:机械工业出版社, 2008

[3]姚志松, 姚磊.新型节能变压器选用运行与维修[M].北京:中国电力出版社, 2010

建筑电气中变压器节能探讨 第7篇

1 变压器损耗及效率的相关参数计算

1.1 变压器损耗

变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗2部分。

变压器有功功率损耗包括铁损耗和铜损耗。铁损耗又称空载损耗,其值与铁芯材质有关,而与负荷大小无关;而铜损耗与负载电流平方成正比,负载电流为额定值时的铜损耗又称短路损耗。变压器有功功率损耗可用公式(1)计算。

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式中,ΔP为有功功率损耗,kW;P0为变压器铁损耗或变压器空载损耗,kW;Pk为变压器铜损耗或变压器短路损耗,kW;β为变压器负载率,%。

变压器的无功消耗也由2部分组成,一部分由励磁电流即空载电流造成的损耗Q0,它与铁芯有关而与负荷无关,可由公式(2)求取。另一部分无功消耗是指1、2次绕组的漏磁电抗损耗,其大小与负载电流平方成正比,此消耗又称变压器无功漏磁损耗Qk,可由公式(3)求得。变压器总的无功功率消耗可按公式(4)计算。

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式中,Q0为变压器空载时的无功功率,kvar;I0为空载电流百分率,%;SN为变压器额定容量,kVA。

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式中,Qk为变压器额定负载时的无功功率,kvar;Uk为变压器阻抗电压,%。

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式中,ΔQ为变压器无功功率消耗, kvar。

1.2 变压器的综合有功功率消耗(ΔPz)

综合有功功率消耗是指变压器的原无功功率消耗折算成的有功功率损耗与原有功功率损耗之和,可按公式(5)计算

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式中:ΔPZ为变压器综合有功功率损耗,kW; KQ为无功经济当量,指变压器每减少1 kvar无功功率消耗,引起有功损失下降的千瓦值。

1.3 变压器的效率(η)

变压器的效率可按公式(6)计算

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式中,P1为变压器电源侧输入功率,kW;P2为变压器负载侧输出功率,kW;cos φ2为负载功率因数;β为变压器负载系数;SN为变压器额定容量,kVA;P0 、Pk意义同上。

1.4 变压器的负载系数(β)

变压器的负载系数可按公式(7)计算

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式中,I2为变压器负荷电流,A;I2N为变压器二次额定电流,A;P2、SN、cos φ2意义同上。

1.5 变压器的综合经济负载系数(βJP)

变压器综合功率经济运行的参数即综合经济负载系数,可按公式(8)计算

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式中,βJP为变压器综合负载系数;PZ0为空载综合功率损失,kW;PZK为额定负载综合功率损失,kW。

1.6 变压器的有功功率损失率和损失率的负载特性

变压器的有功功率损失率ΔP%可按公式(9)计算

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由公式(9)可以看出变压器的有功功率损失ΔP及有功功率损失率ΔP%与变压器负载率所构成的函数关系,其负载特性曲线如图1所示。

从图1中可以看出,当负载系数β达到某一数值时,变压器的有功功率损失率达到最小值ΔP%min。通过对变压器的有功功率损失率公式(9)对负载系数β求1阶导数,并使之为0,即undefined,就可得出产生最小损失率的条件为P0=β2 Pk 或undefined。当铜损等于铁损时,变压器的损失率达到最低,β=βJP=1,变压器负载效率最高,βJP此时即为有功经济负荷系数,此时变压器效率公式可以按公式(10)计算

undefined

实际上,当固定变压器运行时,可以通过调节负载来降低ΔP%。一般变压器的undefined约为1/4～1/3,故最低损失率基本发生在负载系数β处于0.5～0.6时。

2 变压器的经济运行

2.1 变压器经济负载系数

在变压器有功功率损耗率曲线中(图1),损失率最低点对应的负载系数称为有功经济负载系数;无功功率损耗率曲线中,损失率最低点对应的负载系数称为无功经济负载系数;综合损耗率曲线中,损失率最低点对应的负载系数称为综合经济负载系数。负载系数的大小取决于变压器自身的技术参数。

2.2 变压器有功功率经济运行

反映变压器有功功率损耗的主要参数是空载损耗P0和负载损耗Pk。降低空载损耗和负载损耗的途径有:

1)采用优质硅钢片,改变铁芯结构来降低空载损耗;

2)改进绝缘结构,适当减少电流密度来降低负载损耗。

2.3 变压器经济运行应采取的措施

选择变压器的容量及台数时,应根据计算负荷、负荷性质等条件进行选择:

1)对负载率很低(正常使用时的30%),而且损失率很高,通过计算证明是“大马拉小车”的变压器,应予以调整或更换;

2)根据计算负荷,对重载负荷(80%负载率)通过计算证明不利于经济运行的变压器,可放大一级容量来选择变压器,以降低其负载率和损失率;

3)向一、二级供电的变压器,当选用两台变压器时,应同时使用,以保证变压器的经济运行;

4)采用多台变压器的场所,其配电系统设计,应根据负荷情况,有切换每台变压器的可能性,通过调整让参数好的变压器投入运行,让参数差的变压器在备用状态,以实现变压器的经济运行;

5)不允许变压器长期空载运行;

6)在大型的公建项目中,应安装专用照明变压器供电;

7)对于夜间或节假日里不需要供电的设备,可把其中不能停电的负荷集中到某一台变压器上,采用专用变压器供电,停用其他变压器,以利节电。

3 结 语

变压器损耗分为有功损耗和无功损耗,因此若变电所充分设置无功补偿装置,采用灵活的调压方式,就可以尽可能降低无功损耗,只考虑有功损耗的影响。

参考文献

[1]工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社.

[2]刘介才.供配电技术[M].北京:机械工业出版社.

变压器的最佳负载系数与节能 第8篇

关键词：变压器,功率损耗,均衡负荷时段内的变电单耗,最佳经济运行

1 最高工作效率与经济性的关系

变压器所带实际负载与其额定出力之比称为变压器的负载系数。用β表示。现假定不同负载下功率因数 (用cosΦ表示) 近似不变。变压器运行的功耗率为:

公式 (1) :

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式中:P为实际负载 (kW) ;ΔP为功率损耗 (包括铜耗与铁耗, kW) ;P0与Pk分别为变压器空载损耗与短路损耗 (kW) ;Se系变压器额定容量 (kVA) ;cosΦ为功率因数。

变压器在额定负载下的铜损与铁损之比, 称损失比:

公式 (2) :

变压器的工作效率为:

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显然, 在功率耗率最低时工作效率便最高。将此状态下的负载系数称最佳负载系数。其值为:据式 (1) , 以ΔP%对β进行微分并使为0:

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故有:β2Pk=P0, 即

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这说明运行中当变压器的实际铜耗等于铁耗时, 便是处在最高效率状态。对恒定负荷或均衡负荷时段内也便是最经济状态。其设计结果必然使额定负载下的铜耗比铁耗大了约4～7倍。故总有β<1。由于实际负载的波动, 变压器使用时β常小于1。这利于取得变压器运行的经济性。

在最佳负载系数β下运行时, 功耗率最低。由于在恒定负荷时段内, 功耗表征了每传递单位电量时变压器本身所消耗的电能。故此可理解为“变电单耗”。在此前提下, 功耗率最低也便是能耗率最低。对于变压器投运中的每时每刻都需尽可能争取处在或十分接近于最高效率状态下为最经济。而对大量存在的变动负荷, 则要求在变动负荷时段 (如年月或日) 内其能损率最低, 始为努力追求的经济运行目标。

β状态下的最高功率ηa, 最低功率耗率ΔPa%与功耗ΔPd分别为:

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可见, 在β下运行时变压器的功损为其空载损耗 (近似铁耗) 的两倍。故实践中推荐采用优质低耗变压器对运行极为有利, 此为变压器的理想工作状态, 也是实践中努力争求的目标。若能使变压器投用过程中, 始终处于β (或近于β) 状态下, 则必然能取得最经济的效果。故实际工作中所采用的调整变压器负荷等许多技术措施, 也都是为了尽可能实现或接近β状态下的最经济运行。

实际网络中, 由于变压器在电网内配置地点的不同, 其无功率经济当量值也不同。考虑到变压器运行时无功在系统中的传输所引起的有功率损耗时, 最佳负载系数的计算公式应为:

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式中:Cj为变压器连接处的无功经济当量 (kW/kHz) ;Q0为变压器空载无功损耗 (kHz, 其值为I0%Se10-2, I0%系空载电流百分值) ;Qk指变压器短路无功损耗 (kHz, 其值为Vd%Se10-2, Vd%系阻抗电压百分值) ;β′为无功在系统中的传输的最佳负载系数。

变压器的功率损失, 功耗率 (恒载时段内的变电单耗) 及工作效率, 都是负载系数的函数。在由空载到满载的闭区间[0, 1]定义域内, 它们的典型特性曲线。

可见, 功率损失为一递增函数。随着负载增加, 实际功率损失将逐渐增大;工作效率为一上凹曲线, 由0起在β0。时达最高效率, 此后便缓慢下降, 但达满载时其效率也在95%以上;而功耗率变化正相反, 是下凹曲线, 在β0时出现最低值, 随着负载增加而缓慢增高 (满载时较β0状态下约增大20%左右) , 负载降低时则急剧增高。同时可推求得功耗率与满载时相等的βi值 (为P0/Pk, 即变压时损失比的倒数也等于βundefined) 。当实际负载率低于βj时, 则功率将成几倍, 几十倍地剧增, 此状态下运行经济性极差。

故β0确系为实现变压器经济运行而要捕捉并深入探讨的关键点。

2 最佳负载系数的实用性

变压器运行的经济性, 需顺应“工作效率最高功耗率最低实耗率最低”的模式来考虑。只有在尽可能长时间地使变压器工作在最高效率, 最低功耗率状态下, 求得全年、全月或全日变压器能耗率最低, 方可取得最好的经济性, 也才能称得上属经济运行。这是由于不讲工作效率的能耗最低, 事实上是毫无实际意义的。因为绝不会将全年处于空载状态下的变压器算作是最经济运行。故运行经济性的前提必须首先建立在最低功耗率的基础上。最佳负载系数既有理论性, 瞬时性含义, 又具现实性与实用性意义, 它是研究经济运行的基础与精髓。其现实意义可具体表现在:

1) 对于已投运的变压器可以据此判定其是否处于经济运行状态。这类变压器的额定容量已经选定, 由其实际负载系数与β′的差值情况即可认定运行是否经济。继之可采取调整负荷或更换合适变压器等办法以实现经济运行。可见表2进行比较计算得出论据。

2) 对恒定负荷及负荷变动甚小的变压器 (如本公司铝电解连继性用电行业, 三班连续性生产用变压器) 或其它分段性用电行业等负荷及分段负荷变化很小的变压器 (如地区或地域性主变压器及三班制间断性生产的配变) , 在负荷基本恒定与均衡负荷时段内, 诚如前面已指出的功耗率实质上可理解为变电单耗那样, 若实际负载系数近于β′, 则单耗最低, 运行属最经济。在上述前提下, 同样可反过来以此作为选择变压器适宜容量的依据。

3) 明确了β′下变压器功耗率最低, 效率最高这一观点就可以由此导出及建立变压器究竟运行在何种状态下方为经济的概念。对于负荷变动较大的地区或区域性主变, 以及大量农村或城市单、双班生产用配变, 则可通过具体反映实际负荷曲线不同波动性质与幅度的“形状系数”来沟通与β′的关系, 以求其全年电能损耗率为最低而实现经济运行。再次就不作为深入探讨的范畴。

4) 通过对单台变压器所建立的最佳负载系数, 最低功耗率与能耗率的经济运行观点, 可进一步推出多台变压器并列实现经济运行的法则 (即何时并列与何时切除等) ;可据此提出更换适宜容量的条件与选择方法, 此外, 还能由此引申选择一大一小的“母子变”及采用可调容量的“调容变”等措施的基本原则。

综上所述, 变压器的最佳负载系数与降损节能的关系十分密切。必须紧紧抓住并深入研究这一充分反映经济性的关键点, 沟通与实际负荷曲线间的关系, 使全年能损率最低而实现经济运行, 方能使降损节能工作取得更大成效。

参考文献

新型节能变压器应用推广的意义 第9篇

根据有关资料的估算:从发电到供电, 一直到用电的过程-广义电力系统中的各种电气设备 (包括发电机、变压器、电力线路、电动机等) 全部的电能消耗约占发电量的28%～33%。这对全国来说一年就有3178～3746亿kWh的电能损耗在运行的电气设备中, 相当于10个中等用电量的省的用电量之和。这说明节电潜力非常之大, 但也说明我国电网线损率过高, 是世界上产值能耗落后之国。

我国电网的线损率高达8.7%, 而德国仅为4.6%, 落后之因是:一是我国电网结构落后, 网架薄弱, 如电网中中小型老旧高能耗变压器拥有量太大, 缺乏调节能力, 造成事故率高, 线损率高;二是电网运行管理落后, 强调安全运行, 忽视运行;三是陈旧的观念和粗放性管理促成线损率过高。总之, 造成我国电网损耗大的主要原因是, 我国城乡电网结构和电网结构中及电网运行管理中含量太低。

变压器在整个电力系统中是一种广泛的电气设备, 一般说来, 从发电、供电一直到用电, 需要经过3～5次的变压过程, 其自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。由于变压器台数多, 总容量大, 所以在广义电力系统 (包括发、供、用电) 运行中, 变压器总的电能损失占发电量的10%左右。这对全国来说, 意味着全年变压器总的电能损失为1100亿kWh以上, 相当于3个中等用电量的省用电量之和。

我国变压器损耗电能如此之大, 是由于我国的城乡电网中和企业电网中老的高能耗变压器数量太大之故。城乡电网中不仅有大量六、七十年代老旧变压器, 有些单位还有四、五十年代变压器在运行, 总计有1百多万台, 占拥有量的40%以上。由于老旧变压器拥有量大, 造成我国电网线损率过高。使我国电网结构中科技含量远远落后于发达国家。老旧变压器长期超期服役, 更新速度慢, 其主要原因是我国普遍存在资金短缺以及耗能设备更新观念落后, 管理落后和技术经济决策失误所造成的。

2 变压器更新换代的决策

在新世纪, 在城乡电网改造中, 我们要运用知识经济和科学技术, 加速老旧变压器的更新换代。

在变压器更新换代中要有科学决策。

(1) 树立商品经济中优胜劣汰的竞争观。

化耗能设备管理的决策要求人们必须从产品经济观念转变为商品经济观念;从封建闭锁的小农经济观念转变为商品经济中的竞争观念, 竞争的就是优胜劣汰。

(2) 树立耗能设备技术磨损观念。

耗能设备管理的科学的主要基础, 从经济寿命观念出发, 把产品经济的物质磨损观念转变为技术磨损观念。耗能设备的经济寿命系指耗能设备在制造过程中, 不仅考虑设备的物质磨损, 更主要的是按技术磨损确定设备的使用年限。耗能设备的"技术磨损"系指耗能设备在使用过程中, 一旦社会上制造出的新设备, 其技术性能和经济效益已比原设备继续使用优越时, 就应按技术磨损进行决策更新设备。

(3) 加速老旧变压器更新换代是经济效益不好的企业的重要举措之一。

因为亏损的企业要想生存下去, 必须走扭亏为盈之路。加速老旧变压器更新换代, 这是低投入高产出的经济决策。

3 变压器更新换代的节电潜力与社会效益

当前我国老旧变压器更新换代时, 对老旧变压器淘汰要做到劣中汰劣, 对新型变压器选型要做到优中选优, 不要单纯立足于变压器资金投入少, 更要充分考虑到运行中的节电效果, 因此不应选择投资少能耗高的S7型变压器, 应选择投资大节电效果好的S9型和非晶态变压器, 由于节电效果好, 多花的投资能很快收回。

3.1 老旧变压器更新要劣中汰劣

当前许多企业中有多台老旧变压器, 虽然加速老旧变压器的更新换代能为企业带来可观的经济效益。但由于老旧变压器数量大, 不可能在一年内把所有的老旧变压器全部更新掉, 必然逐年更新, 所以, 在多台老旧变压器淘汰中要劣中汰劣, 通过定量更换掉损耗最大的老旧变压器, 即淘汰技术特性最劣者。即用相同的投入资金取得最大节电效果。例如:大连化工厂有2台60年代的15000kVA老旧变压器, 其中1号是1961年产品, 2号是1963年产品, 按常规必然更新1961年出厂的1号变压器。但通过定量的优化计算, 更新1号变压器全年节电64万kWh, 而更新2号变压器全年节电154万kWh。由此可见, 更新1963年出厂的变压器全年多节电70万kWh。所以在电网改造和运行管理中老旧变压器更新淘汰中, 不要完全根据出厂年限, 应通过定量计算, 做到劣中汰劣。

3.2 备用变压器可暂不更新

有些重要用电负载都有备用变压器。备用变压器为保证安全供电, 只有在运行变压器故障和检修时才投入运行。每年运行时间很短, 如备用变压器更新, 其更新资金30年不能收回。但注意要把老旧变压器中的劣中之优留下做备用和特殊贮备。

例如:兰州石化分公司变电所中都有二台老旧变压器, 一台运行一台备用, 每个变电所仅更新一台变压器投入运行。另一台备用变压器不更新。全年总节电量58万余kWh。同时比全部更新变压器节约资金近百万元, 并减少了容量贴费80余万元。

3.3 新型变压器选型要优中选优

当前我国推广的高效变压器主要是非晶态和S9型, 因此, 老旧变压器更新的是以节能型的非晶态和S9型变压器代替老旧变压器;而新型变压器选型的计算是以S9型代替S7型变压器。由于配电变压器面大量广, 所以我们选取10/0.4kV的630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA做典型实例运算。由计算结果得知:购S9型变压器虽然比购S7型变压器多花投资1万元左右。但其资仅用1～2年可收回, 投资收回后, 在变压器寿命期内总的节电效果为20～40万kWh, 总经济效益为13～28万元, 所以, 加速老旧变压器更新换代, 购置S9型变压器是企业减亏增效之路。

3.4 电炉变压器容量选择的节电降耗

由于电炉变压器过载能力很强, 人们习惯选取投资少、容量小的变压器。其结果既浪费了电能, 又增加了电费的成本。如根据优化定量计算, 把变压器容量增大, 既减少电耗又降低成本。

例如:兰州石化分公司, 把2250kVA电炉变压器更新为3200kVA变压器。全年节电16万多kWh, 更新设备的投资不到二年即可收回, 同时由于容量的增大, 又提高了变压器供电的安全可靠性。

4 结束语

综上所述, 加速我国的老旧变压器更新换代, 优选S9型变压器, 其节电潜力按1%～2%计算, 每年可节电100～200亿kWh, 创造经济效益近百亿元。由于大量节约能源, 保护了环境, 节约了地质资源, 利在当代, 功在千秋。同时使我国电网线损下降, 缩小与国际上的差距, 这也是为振兴中华做出的一份贡献。

摘要：加速老旧变压器更新换代是降低电网损耗的重要途径。老旧变压器淘汰要劣中汰劣, 新型变压器选型要优中选优。由于节电潜力大, 更新所花费的投资, 短期内可收回。

关键词：变压器,节能,电气设备

参考文献

[1]西安交通大学等编著.短路电流实用计算方法.北京:电力工业出版社, 1982.

[2]徐树铨主编.电力变压器运行.北京:水利电力出版社, 1993.

[3]华北电力学院主编.电力系统故障分析.北京:电力工业出版社, 1980.

[4]国家经济贸易委员会电力司主编, 中国电力企业联合会标准化中心汇编.电力技术标准汇编.电气部分 (第4册) .变压器 (含电抗器、互感器) .北京:中国电力出版社, 2002.

[5]关金锋主编.发电厂动力部分.北京:中国电力出版社, 1998.

变压器节能降耗 第10篇

[摘要]配电变压器在配电系统中起着关键性作用，是配电系统中的重要组成部分。电力系统的经济效益和社会效益与配电变压器的损耗率有着密切的联系。当下，我国的能源供应已出现日益紧张的状况，针对以上现象，节能降耗势在必行，因此，国家必须要采取一定的措施来推进节能降耗事业的发展。

[关键词]配电变压器；节能；降损

[中图分类号]TP213 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0398-01

配电系统对电网的组成起着至关重要的作用，它的组成要素一般包括：配电变电所、配电变压器、一千伏以上的电压、一千伏以下的电压以及与之有关的控制与保护设备。其中配电变压器（指一种静止的电器设备，他能根据电磁感应定律，对配电系统中的交流电压和传输交流电能进行变换）的损耗率以及自身的经济性、安全性、环保性等是影响电力系统经济效益和社会效益的主要因素，因此配电变压器就成为了配电系统中最为重要的控制设备。随着社会主义市场经济的发展和科技的进步，国内大多数变压器制造厂商都在广泛运用新材料、新工艺的前提下，不断地研究开发出适应社会发展要求的低损耗以及具有各种结构形式的配电变压器，这为我国配网建设的节能降损事业奠定了一定的基础。

一、我国配电变压器损耗的现状

1）我国对于配电变压器电压的要求是：电压必须在10千伏和35伏之内，容量必须要在6300千伏安之内。根据数据显示，现阶段我国网上所运行的变压器总容量大约为28亿千伏，其中配电变压器的总容量约占一半，其所损耗的总电能将近450亿千瓦时，占全国发电总量的3.2%，数据十分令人吃惊。配电变压器的总电能损耗即配电变损主要是由变压器固定损耗（同用电负荷不相关的空载损耗）和变压器可变损耗（与电流平方成正比关系的损耗）这两部分组成。当下，我国城市电网和农村电网的建设和改良措施已在全国范围内得到推广，同时，在实施改造的过程中将淘汰高耗能变压器作为改造的主要任务。就电力行业来讲，由于配电变压器的数量巨大以及其空载损耗具有一定的固定性，所以即便变压器的效率只有很小的提高与改进，也能在很大的程度上节约能源，减少温室气体的排放。

2）但是我国目前用于城市电网和农村电网改造的资金有限，且变压器的使用年限较长，所以致使一些供电企业仍使用高能耗的变压器，特别是s6和s7型的配电变压器，其役龄一般都超过20年，且总容量为2.3亿千伏安。这些变压器的设备还是按照1960至1970年这一时间段的标准的设计的，节能型差，损耗高。与此同时，在高耗能配电变压器的使用中，用户单位的使用量远远地超过了供电企业。我国钢铁、水泥、化肥等重点用电行业中所拥有的配电变压器总量为87689台，总容量将近2亿千伏安，其中S6和S7型配电变压器的总容量就将近2204万千伏安。

二、低损耗配电变压器为产品的升级换代提供条件

S9系列的低损耗配电变压器是在上个世纪八十年代中期设计开发出来的，但是由于当时产品所消耗的材料过大，使得变压器的制造成本相对增加，从而未能得到推广使用。通过专业人员的努力，在上个世纪九十年代中期，新型S9系列的低损耗配电变压器正式出炉，其优点就是能控制制造成本，大幅度的降低空载损耗和负载损耗。随着国家电力事业的飞速发展以及对电网建设与改造的逐步深入，电力用户在变压器的选择上越来越严格，对于配电变压器的性能水平也提出了新要求。S11型系列低损耗配电变压器是我国电器制造企业根据s9型配电变压器所开发出来的升级换代的新产品。根据铁心材料和结构的不同，S11型系列低损耗配电变压器可分为以下几种类型：①叠积式铁心结构的S11型配电变压器。这种变压器的优点在于：在生产的过程中可以利用现有的设备和资源来进行生产，不需要再重新增加设备和投入，有利于确保产品的稳定性；②非晶合金的S11型配电变压器。这种变压器所用的非晶合金材料非常薄，但是硬度却是普通硅钢片的五倍，且在结构设计上以铁心结构为框，比较特殊；③R型卷铁心结构的S11型配电变压器。上述三种类型的配电变压器都具有低损耗的优势，且同一般的高耗能的S6和S7型配电变压器相比，能降低将近30%的空载损耗量、将近50%～80%的空载体电流量、6～10分贝的噪音。随着社会主义市场经济的完善和科技的飞速发展，新工艺、新材料、新技术也随之获得了相应的发展和完善，与此同时，新型低损耗变压器的种类也在不断地更新。例如油浸式变压器已经出现了更新换代的新产品——SIO型系列，比原先S9型系列的节能效果更明显。与S6和S7型配电变压器相比，不管是新S9型配电变压器还是S10型配电变压器，又或者其它系列的新产品，都是变压器在生产技术发展领域的革新与进步，并且为减低配电变损提供了可靠地产品保证。

三、更换变压器能有效的提高经济效益

本文的主要目的就是主张更换变压器，淘汰老旧高耗能变压器。但是由于正在运行的大多数配电变压器都没有超出使用年限，且全部更换新型节能变压器的成本过高，所以不少的电力行业和企业都不愿替换原先的配电变压器，这就导致我国配电变压器的替代速度远远低于老化速度。国际上有众多评价变压器能效的方法，其中最常用的就是TOC法。TOC法就是通过对变压器初始费用和等价现值损耗费用的总合，来显示购置变压器所用的全部综合费用。通过TOC法，我们可以对S9型和S7型配电变压器的经济效益进行评价：虽然S9型配电变压器的价格比S7型配电变压器的价格要高，但是其损耗指标要比S7型配电变压器的损耗指标低，因此，虽然在购置变压器的过程中，S9型配电变压器所支付的资金多，但几年后就可以从节约的损耗电费中得到偿还。同样，用新的S9型配电变压器替换原先的老旧高耗能变压器，在不扣除原先老旧变压器回收价格的基础上，用于支付新S9型配电变压器的设备费用可以从节约的损耗电费中得到收回，且用时不会超过三年。综上所述，淘汰老旧高耗能变压器更换新型配电变压器，意义深远，能有效的适应建立节约型社会和建立节约型企业的要求。但是不少电力行业和企业并没有全面的考虑到变压器本身的消耗，从而致使他们形成只要变压器不报废就可以持续使用下去的错误观点。因此，要想有效的实现节能降耗这一目标，我们就要提高自身的节能意识和责任意识，积极地更换新型配电变压器、淘汰高耗能配电变压器。

淘汰老旧高耗能配电变压器、降低线损率是推动我国供电企业发展的必然选择，也是为了有效的实现全国单位产值能耗降低20%这一目标的必然要求，同时还是供电行业和企业获得经济效益的必要手段。用新型节能配电变压器替换原先的老旧高耗能配电变压器是一条通向希望的必由之路，因此，随着随着社会主义市场经济的完善和科技的飞速发展，我们要注重更新观念，从长远的效益着眼，在充分认识老旧高耗能配电变压器弊端的基础上，逐步推广新型配电变压器，从而加快配电变压器节能降损这一宏伟目标的实现。

参考文献

[1]胡浩，李晓峰，基于配电变压器优化布点的线路降耗分析，湖南文理学院，[期刊]低压电器，2009-09-30

[2]曾云波，刍议实现配电变压器的降耗节能措施，云南电网公司昭通供电局，2011

非晶合金变压器的节能发展前景 第11篇

非晶合金材料是20世纪70年代问世的一种新型合金材料, 它采用国际先进的超急冷技术将液态金属迅速直接冷却 (其冷却速度大约为105~107K/s) , 形成厚度0.02~0.06mm的固体薄带, 得到原子排列组合上具有短程有序、长程无序特点的非晶合金组织。这种合金具有许多独特性能特点, 如优异的铁磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度、高电阻率等。从微观结构上讲, 晶态的原子是周期性有序地排列的, 而非晶合金其原子杂乱密堆排列, 任意分布。用于变压器铁芯材料的非晶合金, 主要以铁、镍、钴、铬、锰等金属为合金基, 并加入少量的硼、碳、硅、磷等元素所制成的合金, 具有良好的铁磁性。非晶合金薄带的制造工艺与传统的硅钢片制造工艺有很大不同, 硅钢片的制造过程需经过多道工序;而非晶合金材料是以非常快的速度冷却凝固成0.02~0.06mm厚的合金薄带, 此工艺比常规硅钢片成材工艺节省了6~8道工序, 节省能耗80%左右。另外, 晶粒取向的硅钢片成材率低, 仅40%~50%左右, 而非晶合金成材率可达90%。非晶合金薄带材料具有生产周期短、产量高、机械强度高、耐蚀性能好等特点。目前, 非晶超微晶软磁合金材料已制成各种各样磁性器件代替硅钢、铁氧体和坡莫合金等应用于电力工业、电子工业及电力电子技术领域。

非晶合金变压器采用全密封式结构, 可延缓变压器油和绝缘纸的老化, 不仅结构紧凑, 而且具有运行效率高、免维护的优点。非晶合金变压器由于损耗低、发热少、温升低, 故运行性能非常稳定。非晶合金变压器低压绕组为箔绕式, 损耗低、抗短路能力强、结构先进合理。变压器的联结组别采用Dyn11, 可减少谐波对电网的影响, 改善供电质量。

2 节能环保效益分析

非晶合金变压器与普通系列变压器相比, 其主要损耗的降低取决于空载损耗的大幅降低。通过直接比较2种变压器的年空载损耗成本, 来计算年节电费用, 可简单直观地体现非晶合金变压器的节能效益。以400kVA为例, 非晶配变的市场参考价格为7.6万元, 而性能比较好的S11型硅钢配变市场参考价格为6.7万元, 两者的售价比在1.13倍左右, 实际差价仅为9000元, 但年运行能耗的非晶配变比S11型硅钢配变节电4993kWh, 每年节约电费5000多元 (现广州城区商业用电电价为1.0178元/kWh) , 经过简单计算, 购买非晶合金变压器在产品运行2年后, 即可通过节约电费收回成本。按产品使用期20年计算, 在剩余的18年共可节约电费9万多元, 比新购一台变压器还多, 节能效益显著。另外, 非晶合金变压器与现行S9系列变压器相比, 空载损耗下降74%, 空载电流下降45%。

选用非晶合金为铁芯的变压器, 还有一个显著特点就是环保。经技术检测, 当非晶合金铁芯用于油浸变压器时可有效减排有害气体, 降低大气污染程度, 所以可以称其为21世纪电力设备中的“绿色产品”。对于公路、城市基础设施及住宅小区等电力负荷波动较大的领域, 非晶合金变压器的节能效益更加明显。由于节能效果显著, 可节省大量的电厂投资, 减少发电燃料的消耗, 从而减少对大气环境的污染。由于非晶合金变压器可以节电节煤, 因此大量采用不但经济效益显著, 而且有很好的节省资源与环保效果, 可以减少二氧化碳的排放量, 也相当于增加了净化空气的森林面积。

目前, 提高能源利用效率、降低能耗已成为工业发展的方向, 在电网建设的过程中, 变压器担当了非常重要的角色。电力变压器是输送电力的关键电气设备, 变压器自耗占电网损耗的30%~40%。为使变压器有效节能, 我国于7月1日开始实施国家强制性标准《电力变压器能效限定值及能效等级》。专家表示, 在完成变压器的新老更替后, 以变压器的经济运行期 (20年) 测算, 累计可节约700亿k Wh用电量, 折合标准煤3200万吨, 可减少二氧化碳排放量6900万吨, 减少二氧化硫排放量390万吨。此举将提高新型电力变压器在国际市场的竞争力。

3 发展前景

将节能环保理念融入产品设计、原材料使用及制造工艺, 为用户提供绿色产品, 已经是变压器发展的必由之路。变压器的节能环保, 一方面要求有效降低运行中的能耗和噪声, 另一方面应最大限度降低铜、铁、油、绝缘件等原材料的使用, 避免不可再生资源的过度浪费。如在设计过程中准确计算变压器的各种技术参数, 优选铁芯和导线, 确定合适的铜铁比例, 使导线产生较小的涡流, 铁芯和结构件的附加损耗尽量控制在较低水平。这样可以有效减少铜和硅钢片的使用量, 同时降低负载损耗。选用高导磁、低损耗的进口优质硅钢片制造铁芯, 则可从原材料上保证变压器具有较低的空载损耗和低噪声性能。目前, 国内已经有些厂家生产的500kVA及以下非晶合金变压器的噪音可达到小于45dB。

此外, 先进工艺也是制造节能环保变压器必不可少的。如合理的线圈设计, 广泛使用换位导线制造低压大电流线圈, 普通导线间进行完全换位, 有效降低线圈的涡流损耗和环流损耗;先进的密封结构设计, 选用优质的密封元器件, 严格密封部位金属件的加工精度, 焊接面采用双面焊工艺, 严格油箱检验过程, 最大限度控制变压器在运行过程中的渗油漏油。

由于非晶合金变压器采用了新材料和新技术, 工艺复杂, 因此其产品价格较传统变压器高, 一般比同型号传统变压器高30%左右。但由于其节能效果显著, 运营成本较低, 所以其综合使用成本较传统变压器低。为贯彻落实国家节能减排政策, 发挥电网企业节能减排与低碳发展的表率作用, 加大节能降损工作力度, 南方电网公司近年来也大幅增加非晶合金配电变压器的使用比例, 降低了设备空载损耗, 对降低线损和提高经济效益意义重大。

4 结束语

国家在能源规划中, 明确了具体节能目标, 节能作为近几年的工作重点, 市场迫切需要新型可靠的低损耗变压器来更新换代, 非晶合金变压器以其超低空载损耗的优势, 将逐渐取代高耗能产品, 使用后能大幅度降低电网线损, 减少系统配电损耗, 节约大量的电能, 给供电企业和用户带来可观的经济效益。预计随着国家能源政策向节能倾斜, 非晶合金变压器在城网和农网中占有率将有大幅增长, 市场前景十分看好。

小资料

非晶合金变压器:配网降损利器

变压器损耗约占配电网损30%~40%, 其中空载损耗约占变压器总损耗的50%~80%。因此降低变压器铁损是降低配电网电能损耗的主攻方向和节能的重要环节。研究数据表明, 非晶合金变压器的空载损耗值与同容量的其他型变压器相比, 可降低损耗70%~80%左右, 配电网中特别是农网中很多变压器的负载率低于20%, 因此使用非晶合金变压器节能效果显著。

与普通变压器相比, 非晶合金变压器采用全密封式结构, 可延缓变压器油和绝缘纸的老化, 不仅结构紧凑, 而且具有运行效率高、免维护的优点。非晶合金变压器由于损耗低、发热少、温升低, 故运行性能非常稳定。

目前, 大中城市一年四季对供电量的需求变化较大, 各地区为迎峰度夏常常采用大容量的变压器, 当春秋季节负荷率较低时, 空载损耗尤为突出, 配网的线损率较高。采用非晶合金变压器将可以较好地解决这一问题, 降低配网的线损率, 对配电设备的可靠运行、能源和运行费用的节约都有利。非晶合金变压器是目前节能效果最理想的配电变压器, 特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地区, 此外对风能等间歇性能源也有很好的应用效果。发达国家使用非晶合金变压器的比重已超过15%, 而我国则尚未达到1%的比例, 未来空间广阔。