節能型變壓器在油田供配電系統的應用

陳勇 王小軍

（1.中國石油玉門油田分公司規劃計劃處；2.中國石油玉門油田分公司酒東油田作業區）

電力變壓器作為電壓變換設備，廣泛應用于油田企業供配電系統。玉門油田現有各類型變壓器675臺，總裝機容量416 235 kVA，其中S7型、S型類型的變壓器252臺，裝機容量75 200 kVA，平均年限超過25年，占油田變壓器總數的37.33%、總容量的18.07%。油田低效高能耗變壓器使用數量多，運行時間長，節能潛力大。

S11型節能變壓器空載損耗較S7型變壓器降低46%～64%，負載損耗降低13%～36%。選擇高效節能型變壓器不僅可減少電能損耗，促進電網經濟運行，還可大大降低變壓器的運營成本，是油田提高經濟效益的重要途徑。

1 低效高能耗變壓器與節能型變壓器的性能比較

變壓器在電能轉換和傳導過程中會產生電能損耗，主要分為空載損耗和負載損耗。空載損耗又稱為鐵損，是指發生在變壓器鐵芯疊片內，因周期性變化的磁力線通過材料時材料的磁帶和渦流產生的損耗；負載損耗又稱為銅損，是由流過變壓器繞組中的負載電流產生的。

按照《三相配電變壓器能效限定值及節能評價值》（GB120052—2006）規定，S7型與S11型變壓器能效值見表1。

表1 S7和S11變壓器能效值對比

由表1數據可知，S7型變壓器與S11型變壓器相比，空載損耗高46%～64%，負載損耗高13%～36%。

目前，玉門油田在用S7型及以前型號的低效高耗能變壓器共計252 臺，總裝機容量75 200 kVA，詳見表2。

這些低效高能耗變壓器，在使用過程中主要存在以下問題

1）變壓器漏油嚴重，高壓接線柱溫度高，有的高達105 ℃；

2）功率因數低，平均不到0.5；

3）常發生套管損壞、噪聲高、線間短路等問題，可靠性差；

4）夏季雷雨季節，雷電經常導致變壓器故障，威脅電網安全，影響油田生產。

表2 玉門油田S7型低效高能耗變壓器統計

式中

IO——變壓器的空載電流百分比，%（S7型變壓器，取IO=1.2%；S11型變壓器，取IO=0.4%）；

UK——變壓器的短路電壓百分比，%（S7型與S11型變壓器，取UK=4.5%）；

SN——變壓器額定容量，kVA。

配電變壓器年綜合功率損耗的計算公式

式中

ΔPZ——綜合功率損耗，kW；

Kq——無功經濟當量，kW/kvar（油田6～10 kV電網降壓變壓器取系統最小負荷時，其無功經濟當量為0.1 kW/kvar）。

按照公式（1）～（5），分別計算了玉門油田每臺S7型變壓器和S11型變壓器的年綜合電能損耗值ΔPZ以及更換252臺變壓器后的年節電量和節約電費（電價按照0.57元/kWh計算），見表3。

2 節能型變壓器的節能效果分析

2.1 S7型與S11型變壓器的損耗

綜合變壓器損耗公式[1]，配電變壓器年有功電能損耗的計算公式如下

式中

ΔP——變壓器有功損耗，kW；

Po——變壓器空載有功損耗，kW；

PK——變壓器負載有功損耗，kW；

β——變壓器負荷率，%（油田設備每天24 h運行，一般取0.75）；

KT——負載波動損耗系數，取KT=1.05。

配電變壓器年無功電能損耗的計算公式

式中

ΔQ——變壓器負載損耗，kvar；

Qo——變壓器空載無功損耗，kvar；

QK——變壓器負載無功損耗，kvar。

變壓器空載無功損耗、負載無功損耗計算公式

表3 玉門油田淘汰S7型變壓器節電計算

2.2 S11型節能變壓器投資回收期

根據國標規定，變壓器按照20年使用年限設計，此外按照《工礦企業電氣規程》規定，重要用戶10/0.4 kV變壓器在投入運行后的第5年和以后每10年應大修一次。油田企業大修理費按照變壓器原價值的0.3系數計取，根據這些規定，從技術經濟上分析，更新變壓器是更經濟的選擇，這也符合國家鼓勵淘汰低效高能耗變壓器的政策。

回收年限計算方法

式中

TB——變壓器回收年限，a；

ZN——新變壓器的購置價，元；

GJD——舊變壓器的大修理費，元（大修系數選取0.65）；

GJ——舊變壓器的殘存價值（取原價值的10%），元；

GD——每年節約的電費，元。

分別將表1～表3 數據代入公式（6）進行計算，匯總結果見表4。

表4 玉門油田更新變壓器效益計算

已知 ZN=10 332 950元；GJD=4029 851 元；GJ=6199 770元× 0.1=619 977元；GD=649 365元。

TB=（10 332 950-4029 851-619 977）/649 365=8.75（a）；即8.75年可收回成本。

從以上分析可看出，玉門油田更換252臺S11型變壓器能耗降低了113.923 8× 104kWh，如果將S7型變壓器更換為S11型，一般應考慮回收年限小于10年時變壓器應該更新。

3 結論

推廣應用S11節能型變壓器及以上產品，不僅能進一步降低油田企業的電能損耗，給企業帶來一定的效益，而且也符合國家限期淘汰低效高能耗變壓器的要求。“十二五”時期，玉門油田將加快淘汰低效高能耗變壓器的步伐，爭取節能專項資金在兩年內更新252臺S7型變壓器，為確保完成節能目標任務奠定堅實的基礎。

[1]俞伯炎,吳照云.石油工業節能技術[M].石油工業出版社,2000:271-272.