论变压器降耗和经济运行的措施

刘桂尧 王言玲

摘 要：变压器在电能传输过程中起重要作用。在电力传输系统和配电网中，要通过变压器改变电压来实现大量电能的远距离传输和分配，而在传输电能过程中会产生一定的电量损耗，这些损耗主要来自铁芯的空载损耗和绕组的负载损耗，即铜损和铁损。这两个损耗值是衡量变压器是否为节能型变压器的主要依据。

关键词：变压器；运行研究；降耗运行

1 我国节能变压器的使用情况

目前，我国占有市场主导地位的是S11型和SC10型变压器，同时越来越多的使用更加节能的非合金变压器。变压器降低能耗主要是通过导磁材料（硅钢片）、导电材料（无氧铜导线或铜箔）及变压器结构、工艺等方面技术的发展而实现的。另外在降低空载损耗方面通过调整铁芯结构及制造工艺也能达到很好的节能效果，如叠片式变压器铁芯采用全斜无孔不叠上磁轭工艺，卷铁芯结构则采用磁柱为圆截面或接近圆截面技术等，均从工艺上降低了损耗，尤其是空载损耗。

2 使用节能型变压器

使用新型变压器是节能降耗重要措施，在电网改造过程中，将高耗能老旧变压器逐步更换节能型变压器是降低电网损耗的首要方法。

2.1 卷铁心配电变压器（S11型）

这种变压器适用范围广，性能水平较S9型有较大提高。其优点主要有：变压器的空载损耗降低约为15-30%，根据其容量而变化；对噪音的有效控制方面，一般可做到40-50d以下，此外是对空載电流的控制上，一般为叠片铁心的55%。

2.2 干式变压器

干式变压器的特点是：构造简单从而方便运行维护、且具有阻燃、防尘等效果，适用于有较高要求的变配电场所。干式变压器主要是环氧树脂干式和浸渍式干式两种。SC（B）10型节能系列比SC（B）9型空载损耗降低约为13%，负载损耗降低约为4.8%。

2.3 非晶合金变压器

非晶合金变压器是上世纪七十年代开发研制的一种节能型变压器。到上世纪八十年代末实现了商品化。由于使用了一种新的软磁材料——非晶合金，具有高导磁率、低矫顽力、高电阻率、低铁损的特点，其性能远胜于其它硅钢类变压器，空载损耗相比硅钢片类变压器减少约为68%～79%。

2.4 单项卷铁芯变压器

由于单相变压器可以直接安装在用电负荷中心，缩短了供电半径，改善了电压质量，降低了低压线路损耗，用户低压线路的投资也大大降低。而使用单相卷铁芯变压器，对供电质量如电压降、高次谐波都有明显改善。但我国的配电网多为中性点不接地系统，单相变压器需做成相——相全绝缘式接线，其造价高于国外相——地界限的单相变压器；另外单相变压器价格偏高，在具体使用时需进行经济技术比较。

2.5 有载调压变压器

有载调压变压器是一种在线路负荷没有被断开的情况下，通过调整变压器器身上的有载调压开关，来改变变压器一次侧绕组，从而使二次输出电压保持稳定的配电变压器。在带负荷情况下自动调压，保障配电变压器和低压负荷运行在最佳工况，而显著的降低配电及低压网络的损耗。

3 变压器经济运行的相关要求

3.1 变压器经济运行的含义

变压器的经济运行是指在技术经济允许、保证电网安全运行、保证电力系统供电质量、满足供电量的基础上，有效利用电力系统中的各类变（配）电设备和电力传输设施，降低变压器的有功功率损耗和无功功率损耗，提高供电侧和用电测的功率因数，从而最大限度的降低变压器和电网的损耗，实现节电降耗的目的。

3.2 变压器经济运行的要求

（1）安装备用变压器的用电单元应优先选用功率损耗率小的节能型变压器投入运行。（2）存在多台变压器并列运行的用电单元，应遵循负载变化规律，优化最佳组合方式运行，在合理的负载区间内投切变压器，使得综合损耗最小。（3）在安全、经济、合理的条件下，优化选择变压器经济总量。用增加变压器容量后所节约的降耗费用与增加的容量投资进行比较，计算出投资收益的回收期，并分析节点经济效益，合理选取变压器经济容量。（4）在技术经济综合分析下，采取更换或改造变压器来达到变压器经济运行的目的。逐步淘汰能耗高的老旧变压器、降低电网损耗。

4 变压器经济运行的措施

4.1 变压器三相平衡措施

调整变压器负载，使三相趋于平衡。

4.2 并联变压器经济运行措施

首先应当满足并列运行条件，并合理选择变压器的台数和容量，以保证变压器在合理的负荷率下维持高效率运行，并列运行变压器的台数应以总功率损耗最小为原则。

4.3 高耗能变压器改造

4.3.1 改善铁芯和绕组的设计

高耗能变压器损耗高的原因：一是铁芯选型及制造工艺不良，使用的硅钢片太厚、硅钢片及其安装质量差、设计磁通密度高、铁损大；二是绕组匝间电压设计偏高，励磁电流较大，导线截面积小，电流密度大，造成铜损高。从铁芯叠片的角度讲，变压器的空载损耗的大小与硅钢片性能优劣、质量及磁感应强度有关，其中涡流损耗与硅钢片厚度的平方成正比。空载损耗：变压器的二次绕组处于开路状态，在其一次绕组施加额定频率大小的额定电压时，所消耗的有功功率的值称为空载损耗。算法如下：空载损耗=空载损耗工艺系数×单位损耗×铁心硅钢片重量，其中空载损耗工艺系数与铁心工艺和结构有关，单位损耗是硅钢片单位损耗，正比与最大磁通量的平方。当变压器的额定电流一定时，变压器的负载损耗与高低压侧绕组的直流电阻、绕组的结构形式、换位质量、油箱壁上有无屏蔽等因素有关，其中绕组损耗找有功损耗的80%以上。由此可见，铁芯的损耗和线圈的损耗将占变压器总损耗的大部分功率，改善铁芯和绕组的设计及安装质量，是降低变压器损耗的主要途径。

4.3.2 调容法

对配电变压器的绕组进行重新绕制，通过无励磁调容开关改变接线方式及绕组本身的串并联，在保持额定输出电压不变的情况下，来改变变压器的额定容量。调容量变压器是将变压器的一、二次线圈各分成两段，每段保持原有匝数，导线截面积减少一半，根据负荷情况，通过一只调容开关调整变压器绕组的串联或并联。串并联调容损耗：串联容量为额定容量的1/2，并联为额定容量，空载损耗为并联损耗的1/4、负载损耗两者相同、空载无功损耗小于并联损耗的1/8。

4.4 提高变压器功率因数

无功补偿提高负荷的功率因数，是增加无功出力和降低电网损耗的重要措施。随负荷功率因数的提高，变压器的有功和无功损耗都要降低。同时由于无功补偿使变压器的功率因数提高增加了变压器的容量利用率，也就减少了变压器本身的电压降。在电力系统中，加装电力电容器进行无功补偿可提高功率因数，减少电动机、感应电炉、电焊机等设备消耗的无功功率，从而改变功率因数。随功率因数的提高，减少电力线路中的电流。变压器的铜损是一、二次线圈电阻损耗电能之和，与线路负载电流的平方成正比，从而提高功率因数可降低变压器的损耗。

5 结束语

变压器在电力传输系统中是重要的耗能设备，其节能水平的高低关乎企业的经济效益，对老、旧配电变压器的逐步更换，可以促进企业自身节能降耗，产生可观经济效益，对当下的节能减排形式都是十分有益的。

参考文献

[1]翟世隆.线损知识问答[M].北京：水利电力出版社，1990.

[2]胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，1997.