变压器的节能降耗

许橙

摘 要：变压器是电力系统中最重要的，不同电压等级电能转化的主要设备，节能降耗的实施，与电网运行的经济性紧密相关。文章介绍了变压器损耗的构成，分析了变压器损耗产生的原因，并在此基础上，分析了变压器的运行现状，认识到变压器的巨大节能潜力，变压器电能转换效率的节能降耗措施，保证配电变压器安全稳定，节能经济的高效运行，优化电网规划、运用新技术等方面，归纳了变压器节能降耗的措施。

关键词：电网；变压器；节能；降耗

引言

近年来，国内智能电网建设的飞速扩张，电网规模不断发展，电力变压器业向着高电压、大容量方向发展。对配电网来说，电力变压器的损耗占据了系统损耗的50%左右，容量约占整个配电网容量的10%以上，每年产生的电能浪费十分巨大，要实现智能电网下电能的绿色、环保、集约应用，提高配电电网电能供应的经济可靠性，对于提高节约能源，缓解电力供应短缺具有重要意义。

1 变压器损耗及其产生原因分析

1.1 变压器的损耗构成

变压器的节能降耗，就首先要分析国内电力变压器高度损耗的原因。变压器主要由导线和铁芯两部分组成，同样，其损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。

1.1.1 有功功率损耗

1.1.2 无功功率损耗

其中，I0%是指变压器的空载电流占额定电流的百分比，UK%是指变压器的短路电压占额定电压的百分比，S30和SN的含义与上文相同。变压器的无功损耗主要与绕组电抗、负载电流有关。

1.2 变压器损耗的产生原因分析

1.2.1 保持配电变压器运行三相负荷实时平衡

当配电变压器三相负荷处于不平衡状态时，造成变压器三相压差过大，产生负序电压，导致供电系统电压波动，影响电压质量和供配电系统的安全可靠性运行。变压器某项绕组中负荷电流过大，导致该绕组铜损增大，增加变压器损耗。负荷三相不平衡还会造成变压器内部磁路发生不平衡，形成大量的漏磁通，流经铜皮，变压器铁心夹件等部件，就会发生发热现象，增大变压器内部杂散损耗。

1.2.2 未达到经济运行

变压器运行有其最优负荷率，只有在该条件下运行，才能保证变压器的最低损耗。配电网中无功容量的减少，势必会导致整个系统功率因数COS∮值较低，从而增加了配电变压器的系统损耗，增大了电能损失。采用SVC，SVG等无功补偿装置，可以实现配电网区域无功的动态平衡，使配电网负载电流降低，减少变压器的有功损耗和无功损耗，达到节能降耗的目的。目前很多电网的变压器未能进行合理的经济调度，使得很多地区的变压器一直不处于最优的运行工况下。

2 变压器的节能降耗措施分析

随着我国建设智能电网的规模不断增大，国家将投入更多资金用于电网改造和升级，日益庞大的电网对节能技术提出了更高的要求。变压器是电网中的能耗大户，在此背景下，如果能够较好的进行变压器的节能降耗，将给电网每年节约大量的电能。

2.1 加快变压器的更新换代

针对上文分析，降低变压器能耗的首要问题，在于淘汰系统中的大量高能耗老旧变压器，尤其是电压较低的配电网，还存在大量在带病低效工况下运行的变压器，应加大投资，及时更换为低能高效的新型变压器，如：非晶合金铁芯变压器、采用卷铁芯结构系列变压器等，新型环保低耗变压器的使用，将为电网带来可观的节能效益。其中，采用卷铁芯结构的变压器能够降低约10%-25%的空载损耗，在我国目前的电网改造工程中得到了较为普遍的应用。

2.2 实现变压器经济运行

围绕变压器运行的最优负载率，结合电网的负荷变化规律，及时调整电网的负载，使之尽量运行在经济运行区间，以85%-95%左右最佳。此外，优化多台变压器并联运行时的运行模式，如下图1所示为2台变压器并联运行时，变压器的有功损耗与负荷关系图：

两台变压器并联运行时，其有功功率曲线△P1和△P12的交点SJ，即为并联运行的经济负荷，是两台变压器并联运行时，电网的最佳负荷。当电网负载等于SJ，电压器经济运行的效果最佳。

2.3 优化电网运行方式

电网的布局是否合理以及供电半径选择是否合理等因素，也与变压器运行有重要关系。要实现变压器的节能降耗，首先，应该充分考虑地区电网特征和规划设计，在进行电网的布局和规划之初，就实现负荷中心的优化配置，并尽量使变压器靠近负荷中心，并增加环网提高供电可靠性。此外，在实际运行中，尽量使电源向周围辐射进而降低供电半径，通过增加导线截面积等方法，来起到分流降耗的作用，同时保持负荷运行时三相平衡，避免因无功功率加大引起的变压器损耗，影响变压器经济运行。

2.4 积极采用新技术

此外，随着电网技术的发展，各类新型的节能降耗技术也可以应用于变压器节能降耗领域。如谐波降耗也是近年来农网中应用较广的一种方式，通过在变压器上装设有源滤波器，通过对负载的谐波补偿来滤去变压器上的谐波，降低因为各类高次谐波而产生的谐波损耗。根据统计，有源滤波器的使用能够降低每台变压器约10%左右的损耗，具有良好的节能效果。

3 结束语

作为电力系统中变换和传输电能的重要设备，变压器的节能降耗是电网运行的重要之重。在智能电网大规模发展的背景下，积极研究变压器的节能降耗措施，从变压器的设计、选型、更新、运行、监视等方面，充分考虑电网特性，实现科学性、实用性、经济性、环保性等的和谐统一，才是智能电网下变压器节能降耗的最优发展道路。

参考文献

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