浅谈变压器节能



浅谈变压器节能

马克•拉蒙多拉

Make an Energy Transformation

Mark Lamendola

1　最佳负载率

一般情况下，变压器工作时的负荷率都在35%左右，如果干式变压器超负荷运行，则会在出风口散发大量的热气。一些数据显示，将变压器的负荷率提高到某个数值时（如85%）可使其达到最高的工作效率，但提高变压器的工作效率并不是仅改变这一个因素就能实现的。

首先，根据变压器型号和生产厂家的不同，变压器达到最高工作效率时的负载率是不同的。厂家会提供一个最佳运行工况的实验模型及最佳负载值，但由于存在制造公差，这个数据虽然很接近真实值，但不会十分精确。

无论采用何种方式，由于其中的影响因素很多（如能源效率等），计算所得的负载率与变压器实际运行中的负载率都无法精确匹配。需要注意的是，负载值越接近最佳负载值，效率的提高速度会越慢。若制造商提供的最高工作效率时的负载率是88%，那么变压器实际运行时负载率即使只达到75%，也要比35%时的工作效率高很多，关键是要避免严重的过载或负荷过低的现象发生。

2　举例——通过增加变压器数量节约能源

通常认为节约能源就是在事后做一些额外的措施（如增加绝缘等）以减少热损失。但是，也可以在项目设计的过程中，通过不同的设计方案建立节能模型。有一个典型的案例是增加配电馈线和变压器来节约能源。

通常情况下，基本电力设施的能源效率都较低，不是因为有意要浪费能源，而是没有刻意去节约能源。

图1　中心位置变压器

商业及工业设备通常使用的电压是480/277V 与208/120V的组合。一般情况下，电力公司服务器提供的电压是480V，经变压器转换后的电压是277V。对于一般的办公室和使用设备，所需的电压是120V，这就需要降压变压器将电压转换为208/120V，通常做法是设置一个大的变压器（见图1）和一个综合面板，这种做法会节省设计师的时间，但会增加建筑成本与操作成本。

理想情况下，应尽可能地将480V电缆布满整个建筑，到目前为止，所有馈线采用的电压都是480V，只有少数分支线路采用较低电压。首先，达到相同功率的条件下，电压采用480V时要比采用120V节省更多的人力和物力。更重要的是，当电压为480V时，配电系统自身的效率就较高。120V的变压器的位置越接近那些使用120V电压的负载，系统的效率将会越高，因此可以采用以下一些较高效的做法。

1）将中心位置的一个大变压器替换成几个放置在不同位置的小变压器（480V～120/208V），尽量缩短208/120V分支线路的长度，提高效率。

2）对使用277V电压的负载采用类似的方法。将中心位置的一个大变压器替换成几个放置在不同位置的小变压器（480V～480/277V）。或者考虑是否可以用480V电压替代277V电压，因为在某些应用中（如典型的照明和再热箱）是可以使用480V电压代替的。

采用这种方式确实会增加额外的花费，但单是建筑能耗所节约的能源就足以弥补这些消耗，并且这种节能将存在于这些建筑基础设施的整个生命周期内。

3　变压器温升

在选择高效率变压器时，温升也是一个重要因素。在相同负载率的情况下，变压器的温升越低，效率越高。温升随变压器运行过程中产生的热量（如一个好的变压器产生的热量会较少）和散发热量的不同而变化。虽然铜绕组变压器（见图2）的成本较高，但使用过程中所节约的能耗通常可以弥补这部分成本。

一些专用变压器通常要求更高，例如，需要优化照明或高峰变量加载等。

图2　铜绕组变压器（图片来源：英国多林金德斯利有限公司制造书籍/思想库）

4　变压器安装位置

变压器尽量不要安装在通风不畅（如排风口贴近墙壁）或靠近热源（如其他产热设备）的位置。在商业建筑中，这种通风不良的安装位置通常被称为“设备壁橱”，出现这种现象的主要原因是为了节省空间。

上述这些不正规的安装位置（特别是涉及到工作空间时）违反了NEC及OSHA中的相关规定，而且也违背了物理学定律。这不仅给维修人员带来危险，同时也降低了设备的工作效率和可靠性，给用户带来不必要的散热和噪音，造成火灾隐患。

造成这些“设备壁橱”存在的原因并不是建筑师不了解空间的需求，而是建筑师了解得不够充分，不能说服建造者或者业主为这部分空间买单。若能在设计阶段就进行良好的沟通，空间问题可以很好地解决。作为负责商业楼宇投标项目的承包商，可以考虑为当地的建筑师和总承包商举办一些免费的讲座。这样可以帮助他们避免一些错误，而且在他们需要推荐一位优秀的电气承包商时，会优先考虑你。

于娟翻译自http://ecmweb.com/electrical-testing/make-energy-transformation，肖昕宇校对。