某水泥廠變壓器節(jié)能潛力分析

丁志英

摘 要：變壓器是電能輸送的重要設(shè)備，其運行效率主要由固有的損耗特性和實際運行負載率決定。將老舊的高損耗變壓器更換為節(jié)能型變壓器，并合理地選擇變壓器的容量，優(yōu)化負荷分配，可以使變壓器的損耗大為降低，有利于企業(yè)電費的節(jié)約和社會的可持續(xù)發(fā)展。該文對某水泥廠的三臺主變的運行情況進行了24 h不間斷測試，并基于對所采集的負荷數(shù)據(jù)，分析采用新型節(jié)能變壓器替換老舊變壓器的節(jié)能效益，同時給出了三種不同的變壓器容量選擇方案及效益對比分析。

關(guān)鍵詞：水泥廠 變壓器 節(jié)能 經(jīng)濟運行

中圖分類號：TM42 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0129-02

能源是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活水平，促進社會進步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。變壓器是一種應(yīng)用極為廣泛的電氣設(shè)備。提高變壓器的運行效率，對于電能節(jié)約具有極為重大的意義。

1984年以來，我國曾進行過多次統(tǒng)一淘汰高耗能變壓器，推薦更換使用節(jié)能型變壓器的活動。該活動的推廣，在電網(wǎng)公司的層面得到了較好的落實，節(jié)能效果顯著[1]。然而，在工業(yè)用戶層面，目前仍有大量的老舊變壓器在運行，這些變壓器的空載損耗和負載損耗都大大高出新型的節(jié)能變壓器，存在巨大的浪費。該文以某水泥廠為案例，對其變壓器運行情況進行測試，并進行節(jié)能診斷和節(jié)能潛力分析。

1 變壓器運行概況

該水泥廠由一條10kV進線供電，經(jīng)三臺主變降壓為380V/220V。其中，1#、2#變壓器安放在同一個電房，3#變壓器安放在另一個電房，兩個配電房距離約200 m。1#、2#變壓器的型號為SJ1-320/10，是1964年的產(chǎn)品。3#變壓器的型號為S7-315/10，是1992年的產(chǎn)品。根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的《高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第一批）》，這三臺變壓器都屬于明令淘汰的高能耗產(chǎn)品[2]。

此外，由于該廠的電工缺乏專業(yè)知識，在用電設(shè)備接入時沒有考慮變壓器的經(jīng)濟運行，導(dǎo)致變壓器的負載率差異較大，部分變壓器甚至有短時過載的情況。

2 變壓器能耗

2.1 變壓器有功損耗計算方法

2.2 變壓器能耗計算

根據(jù)銘牌參數(shù)，1#、2#變壓器的空載損耗為1900 W，負載損耗為9200 W。3#變壓器的空載損耗為760 W，負載損耗為4800 W。通過24 h不間斷測試，得到1#、2#、3#變壓器在測試當(dāng)日的方均根負載率分別為46.2%，90.2%，41.7%。

將以上數(shù)據(jù)代入式（2）可計算得到1#、2#、3#變壓器在測量當(dāng)日24 h內(nèi)的電能損耗分別為92.7 kWh，225.2 kWh，38.2 kWh。

為便于計算，假定每個工作日的變壓器負載率都與測量當(dāng)日相同。該廠全年共300個工作日，其他非工作日只計算變壓器的空載損耗，則該廠的三臺變壓器一年內(nèi)產(chǎn)生的電能損耗為113992 kWh。

3 節(jié)能方案及節(jié)能潛力分析

變壓器的節(jié)能改造途徑主要包括更換新型節(jié)能變壓器和優(yōu)化負荷分配。由于該水泥廠的變壓器十分老舊，屬于國家明令淘汰產(chǎn)品，考慮全部更換為S13型變壓器進行更換。結(jié)合該廠的實際情況，具體可采取如表1所示的三種更換方案：

（1）方案1。

將原有的三臺變壓器都替換為型號為S13-315/10的新型變壓器，其空載損耗為340 W，負載損耗為3650 W[4]。由于原有SJ1型變壓器容量為320 kVA，故更換后1#、2#變壓器的負載率分別變?yōu)?6.9%和91.6%。按上一節(jié)所述的計算方法，可計算得出每年變壓器的總電能損耗為40496 kWh，年節(jié)電量為73491 kWh。

（2）方案2。

由于1#、2#變壓器位于同一個配電房，且其負載率較高，故可考慮將其所帶負荷進行合并，改由一臺容量為1000kVA的S13型變壓器進行供電，負荷率變?yōu)?3.67%。原3#變壓器更換為等容量的S13型變壓器，負荷率保持不變。S13-1000/10變壓器的空載損耗為830 W，負載損耗為10300 W?？捎嬎愕母脑旌螅儔浩髅磕甑目傠娔軗p耗為28962 kWh，年節(jié)電量為85025 kWh。

（3）方案3。

將1#、2#、3#變壓器所帶負荷合并，由一臺容量為1250 kVA的S13型變壓器進行供電，則此時總負荷率為45.44%。S13-1250/10變壓器的空載損耗為970 W，負載損耗為12000 W，可計算的變壓器每年的總電能損耗為26337 kWh，年節(jié)電量為87650 kWh。

（4）方案比較。

上述3種方案的節(jié)能潛力及社會效益比較如表2所示。方案1節(jié)能潛力最小，但只需更換變壓器，原配電系統(tǒng)不需要進行任何改變。方案2相對方案1，僅需改變變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的接線，操作簡單，但節(jié)能潛力明顯提高。方案3節(jié)能潛力最大，但需改變原配電線路，實施難度也較大。

4 結(jié)語

將高耗能變壓器更換為新型節(jié)能變壓器的經(jīng)濟效益和社會效益十分明顯。有些企業(yè)認為節(jié)能變壓器價格較高，而企業(yè)流動資金緊張，故放棄或拖延更換變壓器，但從國家和企業(yè)的長遠發(fā)展來看，這并不是明智之舉。

參考文獻

[1] 胡景生.變壓器能效與節(jié)電技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2007.

[2] 辜承林，陳喬夫，熊永前.電機學(xué)[M].2版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[3] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部.高耗能落后機電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄（第一批）[Z].2009.

[4] 黎文安.電氣設(shè)備手冊[M].中國水利水電出版社，2007.