高效节能型配电变压器推广应用研究

张伟

【摘 要】目前国内配电变压器大部分为低能效等级产品，耗能相对较多。本文通过系统分析高效节能型配变替换低能效配变的增加成本、年节约耗电量及政府补贴情况，从投资回报及降低CO2排放量两个角度提出了推广高效节能型配电变压器应用的可行性和必要性。

【关键词】高效节能；配电变压器；推广

【Abstract】Domestic distribution transformers are low energy efficiency， and energy consumption is relatively high. in this paper， through the analysis of costs rising，energy saving and government subsidies by using high efficiency and energy-saving distribution transformers to replace the current low energy efficiency transformers， and discuss the feasibility of the use of high efficiency and energy-saving distribution transformers from the point of view of return on investment and reducing CO2 emissions analysis.

【Key words】High efficiency and energy-saving； Distribution transformer； Promotion

0 引言

降低变压器的损耗，提高电力系统效率，是目前世界各国关注的问题。在整个供电系统中，配电变压器所占比重最大，改进其性能、降低损耗，对电力系统节能具有重要意义。我国存量配电变压器有大部分为低能效的S7和S9等级，能源耗费严重，不利用落实国家提出的节能降耗政策，与目前的国际大环境极为不符[1-2]。

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[3]。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[4]。变压器是输变电设备中的能耗大户。其总损耗占系统总发电量的3%～4%， 所以降低变压器运行损耗、提高运行能效是节能工作的当务之急。国外发达国家都十分重视配电变压器的节能降耗， 以国际能源署（ IEA ） 一台400 kVA 配电变压器为例， 在其使用寿命期内， 损失的总电能的价格高于变压器自身成本约3倍， 造成的排放量相当于125～184 t的CO2[5]。而一台节能型的变压器可以减少约56 t CO2的排放。我国也在积极推进节能型配电变压器的推广应用，于2006年出台了GB20052-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》标准，其对推动社会节能工作、实现“十一五”规划中建设节约型社会起到了积极作用[6]。

1 国家高能效节能型配电变压器推广政策

我国配电变压器技术发展的过程中曾出现过多部相关标准，比如：JB 500—64、JB 1300—73、JB1301—73、JB 1302—73、JB 1303—73、JB 1304—73、GB 6451—86、GB/T 6451—99《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》、GB/T 10228—88、GB/T 10228—1997《干式电力变压器技术参数和要求》、JB/T10318—2002《油浸式非晶合金铁心配电变压器技术参数和要求》、GB 20052—2005《配电变压器的能效限定值及节能评价值》和DL/T 985—2005《配电变压器及技术经济评价导则》来指导生产和选用[7]。根据不同技术标准设计的变压器，其损耗水平有明显差异。同时各制造厂商又不断推出高于现行标准的变压器，如S11和SC10系列的配电变压器。以目前情况来看，按GB/T 6451—99之前的标准来设计与生产的设备属于高损耗变压器，按GB/T 6451—99标准来设计与生产的设备属于低损耗变压器[8]。在变压器标准更新和发展过程中，国家也相继颁发了淘汰技术落后和高损耗变压器等文件。原水利电力部于1983年颁发了（83）水电物资第16号文《关于停止装用高能耗配电变压器的通知》，文件明确规定：禁止购置和有计划地逐步更新JB 500—64标准的配电变压器[9]。继而于1998年底原国家机械工业部、国家计委、国家科委联合发布了机械科[1998]272号文《关于公布机械工业第18批节能机电产品推广项目及第17批淘汰落后机电产品项目通知》，文件明确淘汰生产S7系列的配电变压器，取而代之的是S9系列。后来国家又颁发GB 20052—2005《配电变压器的能效限定值及节能评价值》的标准，该标准要求更高的目标能效值标准于2010年7月1日实施，也就是说油浸式配电变压器能耗要降低到S11水平，而干式变压器能耗要降至SC10水平[10]。

为了大力推广高效节能型配电变压器，2012年11月20日，财政部发布了《节能产品惠民工程高效节能配电变压器推广实施细则》，符合条件的高效节能变压器补贴幅度在3.8%～28.5%不等，补贴力度超过预期。油浸式配电变压器能效等级及高效节能变压器推广财政补贴标准分别如表1、表2所示。

2 高能效节能型配电变压器推广性价比分析

（1）配电变压器年运行成本计算公式

目前公认较为准确的配电变压器运行成本计算公式为南网公司公式，其中考虑了变压器的空载损耗、负载损耗、空载电流、短路阻抗、额定容量、空载运行小时数及负载运行小时数等几乎所有变压器参数，具体公式如下：

Cp=（8760×P0+5519×Pk）+0.05×（8600×I0×Pn+5519×Uk×Pn）〕×0.6

（1）

式中：

Cp——年运行成本（元）

P0——变压器空载损耗（kW）

Pk ——变压器负载损耗（kW）

I0 ——变压器空载电流（%）

Uk——变压器短路阻抗（%）

Pn——变压器额定容量（kVA）

8760——变压器全年运行空载小时数（h）

5519——变压器全年运行负载小时数（h） （供电企业）

0.05——无功当量

0.6——电费（元/kW·h）

（2）S13型（新能效2级）替换S7型配电变压器年节约资金

以315kVA/10kV配电变压器为例，按照国家标准，采用YY型接法的315kVA/10kV配电变压器S13型和S7型配电变压器相关参数如下表3所示：

根据前面计算公式（1），可计算出S13型配电变压器每年运行成本为16742元，S7型配电变压器每年运行成本为23754元，以S13型替换S7型配电变压器每年节约成本7012元。

（3）S13型（新能效2级）替换S7型配电变压器增加成本

对S7型315kVA/10kV配电变压器进行回收后，可分拆为铜、铁芯、油及钢材，每台可分拆材料见下表4所示：

2013年1月份中国废品网铜、铁芯、油及钢材的回收价格如下表5所示：

按照2013年1月份中国废品网铜、铁芯、油及钢材的回收价格，可计算出S7型315kVA/10kV配电变压器回收价格为12396元，而海鸿变压器厂S13-M·RL-315kVA/10kV出厂价为36500元，故以S13型替换S7型配电变压器增加成本为24104元。

（4）S13型（新能效2级）替换S7型配电变压器回收年限

如前所述，以S13型替换S7型配电变压器，每年节约成本7012元，增加成本为24104元，不考虑补贴情况下，成本回收年限为3.4年；如果考虑补贴10元/kVA，则315kVA容量变压器补贴额为3150元，成本回收年限为3.0年，具体如下表6所示：

鉴于利用S13型替换S7型配电变压器成本回收年限较短，可以采用合同能源管理方式（EMC），由节能公司先期垫付变压器更换成本，在后续的节能量上采用与节能公司进行分成的方式偿付先期投入资本，无需更换单位自行出资。

（5）S13型（新能效2级）替换S7型配电变压器降低CO2排放量

根据前面计算公式（1），分别对S13型及S7型配电变压器年耗电量进行计算，针对变压器实际情况建立LCA模型，得出S13型及S7型配电变压器CO2排放结果，以S13型替换S7型配电变压器，年降低CO2排放9174kg，降幅约30%，具体如图1所示：

3 结论

（1）从成本角度考虑，利用S13型高效节能型配变替换S7型配变，大致需要3-4年时间回收成本，在目前政府补贴的情况下，成本回收年限则更短，可以采用合同能源管理方式（EMC）进行推广；

（2）从环境方面考虑，利用S13型高效节能型配变替换S7型配变，可以降低约30%的CO2排放量，对缓解全球变暖产生了积极的影响，并有利于我国在哥本哈根会议上提出的2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%目标的实现。

【参考文献】

[1]何忠治.电工钢[M].北京：冶金工业出版社，1997.

[2]周佃民.宝钢高能耗配电变压器的淘汰更新[J].电力需求侧管理，2009（9）11.

[3]刘军.新型节能变压器应用推广的意义[J].甘肃科技，2008（24）17.

[4]周晓虹.配电变压器的节能[J].华东电力，2010（9）38.

[5]姜益民.浅谈配电变压器能效[J].变压器，2008（44）17.

[6]王磊.铁路10kV电力变压器故障分析[J].中国西部科技，2011（20）.

[7]饶栋敏.对10kV配电变压器选择与安装的探讨[J].科技资讯.2011（19）.

[8]邢智辉，孟祥慧.浅析电力变压器的保护措施[J].民营科技，2011（11）.

[9]刘春娟.电力变压器运行维护与故障分析[J].科技风，2010（23）.

[10]夏一峰.浅议电力系统中变压器抗短路能力提高[J].科技风，2010（05）.

[责任编辑：曹明明]