节能变压器的更换及节能效果

李云翔　崔海超　李云勃　李志宾　刘东旗

【摘要】配电变压器是配网重要组成部分，其能耗对整个配网节能量有重要影响。S11型变压器具有绕制工艺简单、重量轻、体积小、维护方便、运行费用节省，节能效果明显等优点，并且性价比高，可有效提高配电网经济、安全运行水平，对实现降低损耗，提高配电网运行质量，具有推广价值。

【关键词】变压器；节能；更换

序言

配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备，是连接供用电的枢纽，具有不间断运行的特点，其能耗直接影响变压器的经济运行，是整个配网经济安全运行的主要因素。因此，节能变压器的应用十分必要。

1、改造前的状况

某村10kV配电变压器，是该村的主供电源，变压器型号S7-200，系统额定电压：10千伏，额定负荷200千伏安，用电负荷155千伏安，变压器空载损耗0.54千瓦，变压器空载损耗0.34千瓦，变压器平均负载率59%，生产日期1998年，已运行近14年。虽然经过多次维修，漏油情况比较严重，内部绝缘老化，并且由于变压器损耗较高，运行中经常出现温升超标、噪声异常等情况，变压器运行的安全性、经济性较差，亟需进行更换。

2、节能变压器节能原理

2.1变压器的损耗。变压器损耗主要是空载和负载损耗。空载损耗是变压器二次侧开路，一次侧加额定电压时，一次侧电和励磁电阻上的功率损耗，一般可认为空载损耗等于铁损。负载损耗为二次侧短路，一次侧逐渐加电压，直到短路电流等于一次侧额定电流时停止加压，在一次侧电阻和二次侧电阻上功率消耗即通常所说的铜损。

2.2空载损耗。S11型变压器具有较好的节能效果，硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60%-80%，连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%-35%，卷铁心结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因铁心夹紧所带来的铁芯性能的不良后果。

2.3负载损耗。S11型变压器在负载损耗方面也具有较好的节能效果，其卷铁心结构改变了传统结构，铁心形状成自然紧固状态，可使低压线圈直接缠绕在铁心上，减少了导线材料，优化了形状和结构，降低了负载损耗。

3、经济分析

3.1概述。考虑节能、经济成本、使用寿命等因素，初步决定更换为S11-200变压器。其铁心选用性能优异的高导磁晶粒取向的Z11-0.3冷轧硅钢片采用45°斜接，柱与轭同截面，均采用不叠上铁轭及均不冲孔的新工艺，可有效降低空载电流、空载损耗。S7型变压器国家已经命令淘汰，在必换范围之内，更换S11型变压器可实现经济、高效，节能。

3.2更换前后能耗比较。变压器损耗计算公式：有功损耗：△Po=△PT+Kβ2△PK（1）无功损耗：△Qo=△QT+Kβ2△QK（2）由计算公式（1）、（2），可得出综合功率损耗：△PZ=△P+KQβ2△Q（3），计算公式（3）中，无功经济当量KQ根据电能计量统计情况，取K=0.1KW/Kvar，平均负载系数β=59%。S7型变压器，△P=0.54KW，△Q=3.4KW，将各数代入计算公式（3）中，可得出，S7型变压器的综合功率损耗：△P7=1.7237KW。S11型变压器，△P=0.33KW，△Q=2.6KW，将各数代入计算公式（3）中，可得出，S11型变压器的综合功率损耗：△P11=1.2329KW。以年运行8760小时计，S7型年耗电1.51万KWh，S11型年耗电1.08万KWh，更换S11型可年节电0.43万KWh。经核算，变压器电量的平均电价为0.86元，可年节约电费0.86×0.43=0.3698万元。

3.3静态投资回收。公式：T=（A11-A7）×104/（P7-P11）K（4）计算公式（4）中，A11是更新变压器投入资金，为2.5万元；A7是淘汰变压器回收残值，为0.04万元；P7是淘汰变压器综合损耗（kW）；P11是更换节能变压器综合损耗（kW）；K是变压器年损耗单位电费，为0.86×8760=7533.6元/kWa。将各数代入计算公式（4）中，可得出，静态投资回收6.65年。

4、技术方案

4.1项目可行性和经济效益分析。经项目投资、运行费用、经济效益、负荷增长情况进行分析，科学计算节能变压器的节能效益，以便选择最经济、合理的变压器。制定技术上可行的若干备选方案，对各方案进行评估，最后确定更换S11-200为变压器。

4.2更换工作流程。4.2.1根据相关规定和环境条件确定位置。按照设备安全及要求，确定变压器更换安装位置辅助设备安装位置。需考虑因素有：本变压器和其他设备检修方便；容量满足要求；安装检修装置时停电范围及停电时间；考虑进线及辅助设备接线长度及走线方式。4.2.2能耗测量。进行改造前的能耗测量，以便与改造后的能耗进行比较，确定节电量。4.2.3安装设备。线路停电，做好安全措施，拆开连接线，区进行设备的搬运，选定变压器箱体安装孔位置，根据选定的装置安装位置安装螺栓，将新变压器就位，并可靠固定，进行辅助设备安装。做好相序及方向对应位置可靠连接。

5、项目实施

5.1成立领导机构。成立领导小组，负责全部项目任务的组织领导，召开专题会议，了解项目进展情况和职工思想动态，协调工作中存在的问题。各施工单位要在工程开工前组织职工进行安规、工艺规程的学习和考试，对于考试不合格者，一律不准参与施工。

5.2確保质量。严格工艺标准，对工程实施全过程管理，从设备选型、设计、定货、施工、验收、资料归档等环节严格控制，按照精品工程要求组织工程的施工，确保工程保质、按期完成。

5.3落实安全措施。工程开工前，组织有关单位技术专责人详细勘察施工现场，讨论停电措施计划，制定现场施工安全措施，经有关部门审核批准后，方可办理开工批准手续。

5.4规范管理。各施工小组认真执行每天开工会、收工会制度。工作负责人在开工前，必须向工作班成员详细交代施工中的安全措施、工作任务、工艺标准及其他注意事项，工程结束后做好施工记录及总结。

6、项目节能量及效益

规范严格的管理涵盖整个项目实施的全过程。包括项目的前期工作、专项试验、现场勘测、项目招标、工程设计、项目融资、施工准备、设备安装、调试及投产、项目竣工验收、后期运营维护，确保了项目的节能效果。为得到准确数据，调阅更换前后各一年的电量，电价、电费的数据，对更换前后变压器的性能进行试验，进行相关参数的实测，其结果与理论年节约电量0.43万kWh、节约电力0.7kW、年节能量1.3803tce/a、静态回收期6.65年等计算值基本相符。考虑到S7变压器国家已经命令淘汰，在必换范围之内，更换资金是必须要投的，并且S11型变压器的使用寿命要大于静态回收期，能源价格一直是增长的趋势，这次更换的效益是比较理想的。

7、结束语

S11变压器型具有绕制工艺简单、重量轻、体积小、维护方便、运行费用节省，节能效果明显等优点，性价比高，可有效提高配电网经济、安全运行水平，比较适合我国城乡电网的负荷特性和技术要求，对实现“节能减排”，降低损耗，提高配电网运行质量，具有推广价值。