我国变压器能效标准和IEC TS 60076—20：2017研究

李春霞 赵祥光 卢金铎 刘亚

摘 要：本文介绍了主要国家和地区的变压器能效参数（效率、总损耗、空载损耗、负载损耗）指标，对我国配电变压器能效标准《三相配电变压器能效限定值及能效等级》（GB 20052—2013）和国际《Power Transformers-Part 20： Energy Efficiency-Edition 1.0》（IEC TS 60076—20：2017）变压器能效标准进行对比分析，得出我国能效3级的空载损耗限值高出IEC TS 60076—20：2017空载损耗限值达30%。

关键词：变压器;能效标准;损耗

中图分类号：TM412文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）28-0112-03

Abstract： In this paper， the energy efficiency parameters （efficiency， total loss， no-load loss， load loss） of transformers in major countries and regions were introduced. The energy efficiency standards for distribution transformers in China， the Limited Value and Level of Energy Efficiency for Three-phase Distribution Transformers （GB 20052-2013） and the international Power Transformers-Part 20： Energy Efficiency-Edition 1.0（IEC TS 60076—20：2017） were presented. The energy efficiency standard of ion 1.0 （IEC TS 60076-20：2017） transformer was compared and analyzed. It was concluded that the no-load loss limit of level 3 of energy efficiency in China was 30% higher than that of IEC TS 60076-20：2017.

Keywords： transformer;energy efficiency standard;loss

电力变压器是为了传输电能，在同一频率下将一个电力系统的交流电压和电流值变为另一个电力系统的不同的电压和电流值，借以输送电能的具有两个或多个绕组的静止设备。在电能传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心。

电力变压器作为主要耗能产品，被广泛应用于各个行业，在国民经济建设中起着重要作用。2017年，中国电力变压器制造行业工业总产值约为3 400亿元，年产量达18亿kVA[1]。其中，35kV及以下产品产量近8亿kVA。据统计，我国输配电损耗占全国发电量的6.6%左右，其中配电变压器损耗占40%～50%，电能损耗十分严重。因此，提高变压器能效水平是电力节能减排中的重要内容。世界许多国家、地区或组织已经制定了变压器能效标准。

1 变压器能效指标

国际上对变压器能效的评价采用不同的参数指标，北美、南美及澳大利亚等国采用的是变压器在50%负载率下的效率指标，欧盟及中国采用空载损耗和负载损耗指标，而日本和印度则采用一定负载率下的总损耗，具体能效指标见表1。尽管形式不同，但三者可以在同一负载率、环境温度、频率和功率因素下进行换算并比较，在这些因素中，变压器负载率差异非常大。

我国变压器产品国家标准一般等效采用IEC标准，而我国变压器行业已习惯用空载损耗和负载损耗来评价变压器的能效。

2 我国配电变压器能效标准

2006年1月，我国发布了国家强制性标准《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB 20052—2006），这是我国第一版变压器能效标准，于2006年7月实施。标准适用于三相10kV，无励磁额定容量30kVA～1 600kVA油浸式配电变压器和30kVA～2 500kVA干式配电变压器[2]。

2013年，对变压器能效标准进行修订，2013年6月发布了国家强制性标准《三相配电变压器能效限定值及能效等级》（GB 20052—2013）[3]，该标准增加了变压器能效等级内容，提高了变压器能效限定值，能效等级分为三级，1级能耗最低，是极少数企业能达到的技术水平，2级是国内的先进水平，3级是一般水平，是我国生产和销售的所有产品必须达到的水平。

2013年修订后的标准中的油浸式变压器，电工钢带油变能效1级和能效2级的空载损耗值相同，而1级负载损耗值则比能效2级低20%;能效2级和能效3级的负载损耗值相同;而2級空载损耗值则比能效3级低20%～30%。非晶合金油变能效1级和能效2级空载损耗值相同，1级负载损耗值比能效2级低10%。

2013年修订后的标准中干式变压器，电工钢带干变能效1级空载损耗值比能效2级低10%，1级负载损耗值比能效2级低10%;能效2级和能效3级的负载损耗值相同，而2级空载损耗值则比能效3级低20%。非晶合金干变能效1级和能效2级空载损耗值相同，1级负载损耗值比能效2级低5%。

中国电器工业协会于2016年12月26日发布了协会标准《6kV～35kV变压器能效限定值及能效等级》（T/CEEIA 258—2016）[4]。该标准是对《三相配电变压器能效限定值及能效等级》（GB 20052—2013）的补充和完善。规定了变压器的空载损耗和负载损耗值，并增加了与能效等级对应的变压器损耗水平代号。能效等级和损耗水平代号对应关系如表2所示。

变压器损耗水平代号见《变压器产品型号编制办法》（JB/T 3837—2016）。我国变压器经历了S7、S8、S9、S10、S11等几个系列的替代过程。目前主要的变压器系列为S11、S12、S13、S14、S15、S16系列。

3 IEC（国际电工委员会）变压器能效标准

IEC即国际电工委员会（International Electrical Commission），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是促进世界电工电子领域的标准化。国际电工委员会在2017年发布了《Power Transformers-Part 20： Energy Efficiency-Edition 1.0》（IEC TS 60076—20：2017）[5]标准。该标准包括36kV及以下变压器和额定电压36kV及以上变压器的能效，其目的在于为变压器提供适当的能效等级选择，并为不同电压等级的变压器提供一种选择特定能效水平的方法。

《Power Transformers-Part 20： Energy Efficiency-Edition 1.0》（IEC TS 60076—20：2017）给出了3种变压器能效的评价方法：峰值效率;空载损耗和负载损耗;规定的功率因数和特定的负载率下的效率（一般是50%负载率）。

三种评价方法都分为2个等级，1级为基本水平，2级为更高的能效等级。第2种方法和我国的评价方法一致。方法一给出了峰值效率最小值;方法二的空载损耗和负载损耗限值见表3和表4。方法三给出了50Hz和60Hz变压器50%负载率下的最低效率值。

效率的计算给出了2种方法，方法A是一定负载率下输入功率减去包含冷却装置损耗在内的电气损耗与输入功率之比;方法B是一定负载率下输出功率与输出功率加上电气损耗之比。方法B只适用于自冷式变压器。电气损耗是指变压器的不包含冷却装置损耗的总损耗。

标准中的损耗限值和最低效率值都不允许有偏差。损耗值不能大于标准中给出的限值。损耗值限值与欧盟的指令中相关要求一致。

4 对比分析

对我国能效标准基本要求的3级和IEC标准的基本要求1级进行比较，油浸式变压器负载损耗见表5，油浸式变压器空载损耗见表6。

从表5可以看出，我国10kV油浸式变压器能效3级负载损耗和IEC能效等级1级限值差距。低于1 000kVA的变压器负载损耗低于或接近IEC的负载损耗，高于1 000kVA的变压器负载损耗值高于IEC的负载损耗。

从表6可以看出我国10kV油浸式变压器能效3级空载损耗和IEC能效等级1级限值差距。各容量变压器空载损耗值都高出IEC的空载损耗24.56%～33.67%，在今后标准修订中应大幅修改空载损耗的限值。

干式变压器负载损耗见表7，干式变压器空载损耗见表8。

从表7可以看出我国10kV干式变压器能效3级负载损耗和IEC能效等级1级限值差距。变压器负载损耗低于或接近IEC的负载损耗。

从表8可以看出我国10kV干变压器能效3级空载损耗和IEC能效等级1级限值差距。各容量变压器空载损耗值都出IEC的空载损耗10.2%～30.0%，在今后标准修订中应大幅修改空载损耗的限值。

5 结语

我国变压器能效国标《三相配电变压器能效限定值及能效等级》（GB 20052—2013）和国际《Power Transformers-Part 20： Energy Efficiency-Edition 1.0》（IEC TS 60076—20：2017）存在诸多差异。后者给出了3种能效评价方法，我国现在只有一种评价方法。通过对比分析可知，我国能效3级的空载损耗限值高出IEC限值达30%以上，油变负载损耗值也部分超出IEC限值达8.33%。我国变压器国标通常修改采用IEC标准，今后对能效标准的修改是否参考IEC标准值得行业内讨论。

参考文献：

[1]中国质量新闻网.质检总局发布2018年产品质量国家监督抽查计划[EB/OL].（2018-03-12）[2018-09-01].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1594722704780049328&wfr=spider&for=pc.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委員会.三相配电变压器能效限定值及节能评价值：GB 20052—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.三相配电变压器能效限定值及能效等级：GB 20052-2013[S].北京：中国标准出版社，2013.

[4]中国电器工业协会. 6kV～35kV变压器能效限定值及能效等级：T/CEEIA 258—2016[S].北京：科学技术文献出版社，2016.

[5]International Electrical Commission. Power Transformers-Part 20： Energy Efficiency：IEC TS 60076—20：2017[S].