淺談變壓器節能

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淺談變壓器節能

馬克?拉蒙多拉

Make an Energy Transformation

Mark Lamendola

1　最佳負載率

一般情況下，變壓器工作時的負荷率都在35%左右，如果干式變壓器超負荷運行，則會在出風口散發大量的熱氣。一些數據顯示，將變壓器的負荷率提高到某個數值時（如85%）可使其達到最高的工作效率，但提高變壓器的工作效率并不是僅改變這一個因素就能實現的。

首先，根據變壓器型號和生產廠家的不同，變壓器達到最高工作效率時的負載率是不同的。廠家會提供一個最佳運行工況的實驗模型及最佳負載值，但由于存在制造公差，這個數據雖然很接近真實值，但不會十分精確。

無論采用何種方式，由于其中的影響因素很多（如能源效率等），計算所得的負載率與變壓器實際運行中的負載率都無法精確匹配。需要注意的是，負載值越接近最佳負載值，效率的提高速度會越慢。若制造商提供的最高工作效率時的負載率是88%，那么變壓器實際運行時負載率即使只達到75%，也要比35%時的工作效率高很多，關鍵是要避免嚴重的過載或負荷過低的現象發生。

2　舉例——通過增加變壓器數量節約能源

通常認為節約能源就是在事后做一些額外的措施（如增加絕緣等）以減少熱損失。但是，也可以在項目設計的過程中，通過不同的設計方案建立節能模型。有一個典型的案例是增加配電饋線和變壓器來節約能源。

通常情況下，基本電力設施的能源效率都較低，不是因為有意要浪費能源，而是沒有刻意去節約能源。

圖1　中心位置變壓器

商業及工業設備通常使用的電壓是480/277V 與208/120V的組合。一般情況下，電力公司服務器提供的電壓是480V，經變壓器轉換后的電壓是277V。對于一般的辦公室和使用設備，所需的電壓是120V，這就需要降壓變壓器將電壓轉換為208/120V，通常做法是設置一個大的變壓器（見圖1）和一個綜合面板，這種做法會節省設計師的時間，但會增加建筑成本與操作成本。

理想情況下，應盡可能地將480V電纜布滿整個建筑，到目前為止，所有饋線采用的電壓都是480V，只有少數分支線路采用較低電壓。首先，達到相同功率的條件下，電壓采用480V時要比采用120V節省更多的人力和物力。更重要的是，當電壓為480V時，配電系統自身的效率就較高。120V的變壓器的位置越接近那些使用120V電壓的負載，系統的效率將會越高，因此可以采用以下一些較高效的做法。

1）將中心位置的一個大變壓器替換成幾個放置在不同位置的小變壓器（480V～120/208V），盡量縮短208/120V分支線路的長度，提高效率。

2）對使用277V電壓的負載采用類似的方法。將中心位置的一個大變壓器替換成幾個放置在不同位置的小變壓器（480V～480/277V）。或者考慮是否可以用480V電壓替代277V電壓，因為在某些應用中（如典型的照明和再熱箱）是可以使用480V電壓代替的。

采用這種方式確實會增加額外的花費，但單是建筑能耗所節約的能源就足以彌補這些消耗，并且這種節能將存在于這些建筑基礎設施的整個生命周期內。

3　變壓器溫升

在選擇高效率變壓器時，溫升也是一個重要因素。在相同負載率的情況下，變壓器的溫升越低，效率越高。溫升隨變壓器運行過程中產生的熱量（如一個好的變壓器產生的熱量會較少）和散發熱量的不同而變化。雖然銅繞組變壓器（見圖2）的成本較高，但使用過程中所節約的能耗通常可以彌補這部分成本。

一些專用變壓器通常要求更高，例如，需要優化照明或高峰變量加載等。

圖2　銅繞組變壓器（圖片來源：英國多林金德斯利有限公司制造書籍/思想庫）

4　變壓器安裝位置

變壓器盡量不要安裝在通風不暢（如排風口貼近墻壁）或靠近熱源（如其他產熱設備）的位置。在商業建筑中，這種通風不良的安裝位置通常被稱為“設備壁櫥”，出現這種現象的主要原因是為了節省空間。

上述這些不正規的安裝位置（特別是涉及到工作空間時）違反了NEC及OSHA中的相關規定，而且也違背了物理學定律。這不僅給維修人員帶來危險，同時也降低了設備的工作效率和可靠性，給用戶帶來不必要的散熱和噪音，造成火災隱患。

造成這些“設備壁櫥”存在的原因并不是建筑師不了解空間的需求，而是建筑師了解得不夠充分，不能說服建造者或者業主為這部分空間買單。若能在設計階段就進行良好的溝通，空間問題可以很好地解決。作為負責商業樓宇投標項目的承包商，可以考慮為當地的建筑師和總承包商舉辦一些免費的講座。這樣可以幫助他們避免一些錯誤，而且在他們需要推薦一位優秀的電氣承包商時，會優先考慮你。

于娟翻譯自http://ecmweb.com/electrical-testing/make-energy-transformation，肖昕宇校對。