變壓器節電技術研究

智素紅 范玉潔

（山東冶金設計院股份公司電氣室，山東濟南 250101）

1 變壓器損耗的原因

變壓器損耗一般是指空載損耗P與短路損耗Pk之和。空載損耗P。就是 當用額定電壓施加于變壓器的一個繞組上，而其余的繞組均為開路時，變壓器自身所吸收的有功功率叫空載損耗；短路損耗Pk 就是當額定電流通過雙繞組變壓器的一個繞組，另一個繞組短接時變壓器所吸收的有功功率；如果變壓器是多繞組變壓器，短路損耗是以指定的一對繞組為準。 變壓器產生損耗主要有三大原因：一是制造變壓器要纏繞很多的漆包線，這些銅質銅導線本身存有電阻，當電流流過時，電阻會消耗一定的功率，這部分損耗稱為“銅損”；二是當電流通過當變壓器的初級繞組時，線圈所產生的磁通在鐵芯流動，由于鐵芯本身也是導體，在垂直于磁力線的平面上就會感應電勢，這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合回路并產生 “渦流”電流，造成變壓器鐵芯發熱、溫升增加。增加變壓器損耗。變壓器在應用時，其運行方式和負載調整不當使變壓器的利用率低造成損耗。

2 變壓器節電技術措施

2.1 合理選擇變壓器容量

按理論分析，變壓器在運行中其平均負荷率在額定容量的50%-75%之間時，發揮的效率最大，但由于變壓器本身的負載與其功率因數在運行中是不斷變化的，同時存在超載運行的可能性，因此，在選擇變壓器的容量時，一般不按最大效率的準則來選擇。變壓器容量選得過大，就會產生“大馬拉小車”現狀，大大增加了變壓器的空載損耗，相反，變壓器容量選得過小，會造成變壓器負載過重，甚至過負荷，大大增加了變壓器的負載損耗。因此，根據企業或者民用等用電設備，用電負荷是隨時間變化的原則，合理選擇變壓器的容量要用以下計算方法：一是通過計算用電負荷量與功率因數，在多種容量(即不同規格)的變壓器中，選擇出其額定容量應大于負荷的最大視在功率的變壓器；二是要計算出各種容量變壓器與負荷對應的負載率；三是依據上述值以及各種容量變壓器的的空載損耗和短路損耗計算出每臺變壓器運行時的損耗與效率來選用效率高的變壓器；四是在確定變壓器容量時，不但要充分考慮變壓器的損耗，同時要注意適當提高變壓器的容量利用率；五是要根據用電負荷的季節性變化或夜間停止使用的狀況，考慮到負荷降低情況下變壓器的運行效率；六是由于變壓器的空載損耗與負載沒有關聯，其功率損耗是定值，同時，變壓器輕載時的損耗很大，因此，為提高運行效率，一般不使用單臺大容量的變壓器，盡可能選擇使用多臺小容量變壓器。

2.2 合理選擇變壓器的數量

為降低變壓器損耗，要根據企業負荷情況合理選擇變壓器的數量。一般負荷絕大部分為三級負荷的，可裝設一臺變壓器；若企業一、二級負荷所占比例較重，必需兩個電源供電的，則應裝設兩臺變壓器；特殊場合可使用多臺小容量變壓器，如受運輸和作業條件限制的井下變電站。

2.3 提高變壓器功率因數

負載功率因數越低，變壓器輸送有功功率就越低，各種電動機、感應爐、電焊機等用電設備除了要消耗有功功率以外，還要消耗相當數量的無功功率，造成電網功率因數的惡化。這將使變壓器損耗增大。如果在這種系統中設置移相電容器，負載的功率因數就會得到改善，無功功率則受到抑制。同時，移相電容器補償了無功電流，使配變電設備及網路的實際電流減少，從而提高了變壓器的利用率，降低了變壓器的銅耗及線路損耗，節約了電能。

2.4 選用多功能變壓器

一是采用有載調壓變壓器。通過及時調整電壓，使變壓器損耗大大減小。二是采用調容量變壓器，通過變換擋操作改變變壓器的容量。在負荷低谷時期用小容量，在負荷高峰季節改用大容量。

2.5 選用節能變壓器替換高耗能變壓器

節能變壓器是指在滿足運行可靠性和經濟性要求的前提下，通過采用新材料、新結構、新工藝等技術手段降低變壓器空載損耗和負載損耗，使變壓器在運行中消耗較少能源，達到節約電能的目的。從20世紀80年代初期開始，隨著晶粒取向優質冷軋硅鋼片鐵心材料取代熱軋硅鋼片，7型系列低損耗變壓器逐步取代了高能耗和較高能耗變壓器。至90年代末期，隨著冷軋硅鋼片材料性能的提高以及新工藝、新技術的應用，7型系列產品也被作為高能耗產品，由9型系列產品取而代之。隨著科學技術的進步， S11型油浸式配電變壓器；10型油浸式電力變壓器；10型干式變壓器成為當前節能變壓器成熟的產品。節能變壓器應用原則是：一是在城網以及防火要求較高的場合，使用10型及以上干式變壓器；二是油浸式配電變壓器使用11型產品；

三是電力變壓器使用10型及以上產品。四是要開展節能新材料在變壓器制造中的應用，條件成熟時使用油浸式非晶含金鐵心變壓器。但同時注意，應用節能變壓器應將可靠性是放到第一位，噪聲、溫升、機械強度等性能指標也要得到保證。

2.6 變壓器經濟運行

變壓器經濟運行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優選取最佳運行方式和調整負載，使變壓器電能損失最低。也就是說，經濟運行就是充分發揮變壓器效能，合理地選擇運行方式，達到降低用電單耗的目的。變壓器的損耗都是跟著負荷率的改變而變化，變壓器在空載運行或者低負荷運行時，變壓器產生的損耗主要是鐵耗，變壓器的負荷大時，其負載損耗也大，當變壓器的負荷率大于某一的數值時，變壓器的損耗主要是負載損耗。因此，變壓器在運行時，會有一個最佳負荷率，變壓器在這個最佳負荷率下運行時，其綜合電能損耗達到最小，其運行效率也最高，變壓器運行的最佳負荷率就是變壓器的經濟負荷率。電力負荷通常都是隨著時間不斷變化的，因此變壓器的負荷率無法也長期保持在其最佳負荷率下運行。一般設定一個經濟運行區，變壓器的負荷率能夠保持在經濟運行區內的數值，則其屬于經濟運行，其綜合損耗最小。

實現變壓器經濟運行技術措施較多，主要有以下幾種：一是依據變壓器的負荷變化規律，合理選擇變壓器的并聯運行臺數；二是對用電負荷波動大的區域，在常年運行的變壓器的基礎上．增設小容量變壓器，以供供低負荷時運行。三是如果用電負荷常年小于或等于30%。要使用容量較小變壓器．四是使用多臺變壓器運行時，應根據變壓器特性負荷分布情況及變化規律，合理調整運行變壓器，使特性好，損耗小的變壓器運行，而特性差、損耗大的變壓器當做備用，達到降低變壓器運行總損耗的目的。

2.7 調整三相負荷平衡度。

變壓器在同樣負載時，三相不平衡度在最大時，其功率損耗是三相平衡時的3倍，同樣原理，三相負荷最大不平衡時變壓器負荷的無功功率損耗是三相平衡時的3倍，變壓器的三相負荷不平衡運行，不但影響變壓器的安全經濟運行及供電質量，而且會產生零序電流，增加磁滯和渦流損耗。因此，變壓器要確保三相負荷平衡分配，要加強負荷側管理，定期測試三相電流平衡度;運用負荷終端管理系統等信息技術手段長期關注配變的平衡運行。同時，要加強關注變壓器運行過程中的各種現象和問題，加強檢修與控制，最大限度的減少因停電帶來的損失。

3 結語

總之，變壓器的損耗在整個電網線損中占有很大比例，選擇合適的供配電系統中的變壓器及其運行方式，通過各種技術措施促進電變壓器的經濟運行，才能提高變壓器的工作效能，才能節約成本，提高電力系統運行的經濟性。

[1] 李曉亮.供配電變壓器經濟運行分析.電氣應用.2008,(10).

[2] 王正風，變壓器容量選擇與經濟運行[J].變壓器，2006，43(3)：30-32.

[3] 曹文選.變壓器的經濟運行[J].農村電氣化,1996, (09):34-35.