变压器节电技术研究

2013-03-24智素红范玉洁

电子测试 2013年5期

智素红范玉洁

（山东冶金设计院股份公司电气室，山东济南 250101）

1 变压器损耗的原因

变压器损耗一般是指空载损耗P与短路损耗Pk之和。空载损耗P。就是当用额定电压施加于变压器的一个绕组上，而其余的绕组均为开路时，变压器自身所吸收的有功功率叫空载损耗；短路损耗Pk 就是当额定电流通过双绕组变压器的一个绕组，另一个绕组短接时变压器所吸收的有功功率；如果变压器是多绕组变压器，短路损耗是以指定的一对绕组为准。变压器产生损耗主要有三大原因：一是制造变压器要缠绕很多的漆包线，这些铜质铜导线本身存有电阻，当电流流过时，电阻会消耗一定的功率，这部分损耗称为“铜损”；二是当电流通过当变压器的初级绕组时，线圈所产生的磁通在铁芯流动，由于铁芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生 “涡流”电流，造成变压器铁芯发热、温升增加。增加变压器损耗。变压器在应用时，其运行方式和负载调整不当使变压器的利用率低造成损耗。

2 变压器节电技术措施

2.1 合理选择变压器容量

按理论分析，变压器在运行中其平均负荷率在额定容量的50%-75%之间时，发挥的效率最大，但由于变压器本身的负载与其功率因数在运行中是不断变化的，同时存在超载运行的可能性，因此，在选择变压器的容量时，一般不按最大效率的准则来选择。变压器容量选得过大，就会产生“大马拉小车”现状，大大增加了变压器的空载损耗，相反，变压器容量选得过小，会造成变压器负载过重，甚至过负荷，大大增加了变压器的负载损耗。因此，根据企业或者民用等用电设备，用电负荷是随时间变化的原则，合理选择变压器的容量要用以下计算方法：一是通过计算用电负荷量与功率因数，在多种容量(即不同规格)的变压器中，选择出其额定容量应大于负荷的最大视在功率的变压器；二是要计算出各种容量变压器与负荷对应的负载率；三是依据上述值以及各种容量变压器的的空载损耗和短路损耗计算出每台变压器运行时的损耗与效率来选用效率高的变压器；四是在确定变压器容量时，不但要充分考虑变压器的损耗，同时要注意适当提高变压器的容量利用率；五是要根据用电负荷的季节性变化或夜间停止使用的状况，考虑到负荷降低情况下变压器的运行效率；六是由于变压器的空载损耗与负载没有关联，其功率损耗是定值，同时，变压器轻载时的损耗很大，因此，为提高运行效率，一般不使用单台大容量的变压器，尽可能选择使用多台小容量变压器。

2.2 合理选择变压器的数量

为降低变压器损耗，要根据企业负荷情况合理选择变压器的数量。一般负荷绝大部分为三级负荷的，可装设一台变压器；若企业一、二级负荷所占比例较重，必需两个电源供电的，则应装设两台变压器；特殊场合可使用多台小容量变压器，如受运输和作业条件限制的井下变电站。

2.3 提高变压器功率因数

负载功率因数越低，变压器输送有功功率就越低，各种电动机、感应炉、电焊机等用电设备除了要消耗有功功率以外，还要消耗相当数量的无功功率，造成电网功率因数的恶化。这将使变压器损耗增大。如果在这种系统中设置移相电容器，负载的功率因数就会得到改善，无功功率则受到抑制。同时，移相电容器补偿了无功电流，使配变电设备及网路的实际电流减少，从而提高了变压器的利用率，降低了变压器的铜耗及线路损耗，节约了电能。

2.4 选用多功能变压器

一是采用有载调压变压器。通过及时调整电压，使变压器损耗大大减小。二是采用调容量变压器，通过变换挡操作改变变压器的容量。在负荷低谷时期用小容量，在负荷高峰季节改用大容量。

2.5 选用节能变压器替换高耗能变压器

节能变压器是指在满足运行可靠性和经济性要求的前提下，通过采用新材料、新结构、新工艺等技术手段降低变压器空载损耗和负载损耗，使变压器在运行中消耗较少能源，达到节约电能的目的。从20世纪80年代初期开始，随着晶粒取向优质冷轧硅钢片铁心材料取代热轧硅钢片，7型系列低损耗变压器逐步取代了高能耗和较高能耗变压器。至90年代末期，随着冷轧硅钢片材料性能的提高以及新工艺、新技术的应用，7型系列产品也被作为高能耗产品，由9型系列产品取而代之。随着科学技术的进步， S11型油浸式配电变压器；10型油浸式电力变压器；10型干式变压器成为当前节能变压器成熟的产品。节能变压器应用原则是：一是在城网以及防火要求较高的场合，使用10型及以上干式变压器；二是油浸式配电变压器使用11型产品；

三是电力变压器使用10型及以上产品。四是要开展节能新材料在变压器制造中的应用，条件成熟时使用油浸式非晶含金铁心变压器。但同时注意，应用节能变压器应将可靠性是放到第一位，噪声、温升、机械强度等性能指标也要得到保证。

2.6 变压器经济运行

变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。也就是说，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，达到降低用电单耗的目的。变压器的损耗都是跟着负荷率的改变而变化，变压器在空载运行或者低负荷运行时，变压器产生的损耗主要是铁耗，变压器的负荷大时，其负载损耗也大，当变压器的负荷率大于某一的数值时，变压器的损耗主要是负载损耗。因此，变压器在运行时，会有一个最佳负荷率，变压器在这个最佳负荷率下运行时，其综合电能损耗达到最小，其运行效率也最高，变压器运行的最佳负荷率就是变压器的经济负荷率。电力负荷通常都是随着时间不断变化的，因此变压器的负荷率无法也长期保持在其最佳负荷率下运行。一般设定一个经济运行区，变压器的负荷率能够保持在经济运行区内的数值，则其属于经济运行，其综合损耗最小。

实现变压器经济运行技术措施较多，主要有以下几种：一是依据变压器的负荷变化规律，合理选择变压器的并联运行台数；二是对用电负荷波动大的区域，在常年运行的变压器的基础上．增设小容量变压器，以供供低负荷时运行。三是如果用电负荷常年小于或等于30%。要使用容量较小变压器．四是使用多台变压器运行时，应根据变压器特性负荷分布情况及变化规律，合理调整运行变压器，使特性好，损耗小的变压器运行，而特性差、损耗大的变压器当做备用，达到降低变压器运行总损耗的目的。

2.7 调整三相负荷平衡度。

变压器在同样负载时，三相不平衡度在最大时，其功率损耗是三相平衡时的3倍，同样原理，三相负荷最大不平衡时变压器负荷的无功功率损耗是三相平衡时的3倍，变压器的三相负荷不平衡运行，不但影响变压器的安全经济运行及供电质量，而且会产生零序电流，增加磁滞和涡流损耗。因此，变压器要确保三相负荷平衡分配，要加强负荷侧管理，定期测试三相电流平衡度;运用负荷终端管理系统等信息技术手段长期关注配变的平衡运行。同时，要加强关注变压器运行过程中的各种现象和问题，加强检修与控制，最大限度的减少因停电带来的损失。