變壓器節能指標評估研究

劉樹森++姜廣敏

摘 要：變壓器是電網的重要設備之一，也是主要耗能設備。采用高效節能變壓器已成為電網節能減排的必然。隨著電網技術的發展，變壓器電壓等級已發展到交流1 000 kV，對于330 kV及以上變壓器的能耗缺乏具體標準。該文旨在通過研究國內330 kV及以上電壓等級變壓器設備的制造水平和技術參數，評估變壓器的能耗水平，給出節能限額指標，為電網項目節能評估工作提供技術支撐。

關鍵詞：變壓器 節能指標 研究

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（a）-0034-03

Investigate of Evaluating Values of Energy Conservation for Power Transformers

Liu Shusen Jiang Guangmin

（Panjin Power Supply Company， Panjin liaoning， 124010， China）

Abstract：The power transformer is an important part of the power grid . It is an equipment of high loss in actual operation of power transformers. development trend of wastage reduction technology in power transformers is made a summary.with the development of power system technology， voltage level for power transformers has increased AC1 000 kV，it is short of energy efficiency of power transformers for above AC330 kV. this article investigates the manufacturing technology and equipment parameter of power transformers .It has been given in evaluating values of energy conservation for power transformers， That has good references for the energy conservation of power project.

Key Words：Power transformer； Energy saving index； Investigate

電力能源是經濟社會發展重要的物資基礎。隨著經濟不斷發展，對能源的需求日益加大，大力推進可持續發展和節能降耗成為經濟健康可持續發展的必然選擇。我國已將大力開展節能減排、發展低碳經濟、調整能源與產業結構作為未來經濟發展和社會建設的重要內容。

變壓器作為電網的核心組成設備之一，其電能損耗在網損中占有相當大的比重。據估算，變壓器的損耗可占電網總損耗40%以上，約占發電量的3%。因而，采用高效節能變壓器已成為電網節能減排的必然。

目前，我國已經制定并實施了《電力變壓器能效限定值及能效等級》標準，該標準采用空載損耗及負載損耗作為能效的評價指標，因此從節能技術發展方向、角度來看，降低空載損耗是今后變壓器節能的主要措施。但該標準僅對35～220 kV變壓器能耗進行了規定，對220 kV以上變壓器沒有涉及。隨著電網技術的發展，變壓器電壓等級已發展到交流1 000 kV，對于330 kV及以上變壓器執行標準缺乏具體規定。該文旨在通過統計國內330 kV及以上電壓等級變壓器設備的制造水平和技術參數，結合在運設備能耗分析結果，研究主變壓器的能耗水平，給出節能限額指標，為電網項目節能評估工作提供技術支撐，促進電網設備節能技術的研究和推廣應用。

1 變壓器的能耗分析

變壓器損耗主要包括鐵損和銅損兩部分，鐵損是變壓器鐵芯和渦流所產生的有功損耗，變壓器只要帶電即存在鐵損，主要與變壓器的容量和電壓有關；銅損是電流通過變壓器繞組電阻時所產生的有功損耗，與電阻和通過電流有關。

根據某電網公司330～750 kV變電站主變壓器損耗情況進行統計，發現主變壓器損耗是該電壓等級變電站設備損耗電量最重要部分，占比約60%～80%。設備能耗情況分析結果如下。

（1）設備選型依據。考慮高電壓等級主變壓器容量及設備制造尺寸的要求，自耦變壓器具有耗材少、造價低以及功率損耗較少等優點，我國330～750 kV電網系統主變壓器通常選用自耦變壓器，因此選擇自耦變壓器作為研究對象具有廣泛代表性。

（2）設備損耗計算。根據DL/T 686-1999《電力網電能損耗計算導則》，變壓器的損耗計算公式如下。

①空載損耗電能。

△A=△P

其中：△A為鐵芯的損耗電能，kW·h；△P0為變壓器空載損耗功率，kW；Uav為平均電壓，kV；Uf為主分接頭電壓，kV；T為變壓器運行小時數，h。

由于△P0由設備制造工藝水平決定，其數值固定不變，因此，設備空載電量損耗與設備空載功率成線性比例關系。

②負載損耗電能。

其中：△Pk1、△Pk2、△Pk3分別為三繞組變壓器高、中、低壓繞組的短路損耗功率，kW；IN1、IN2、IN3分別為三繞組變壓器高、中、低壓繞組的額定電流，A；Ijf1、Ijf2、Ijf3分別為三繞組變壓器高、中、低壓繞組的代表日負荷電流的方均根值，A。

△Pk（1-2）、△Pk（1-3）、△Pk（2-3）分別為三繞組變壓器額定容量的高中壓、高低壓、中低壓繞組的短路損耗功率，kW；△Pk（1-2）、△Pk（1-3）、△Pk（2-3）數值由設備制造工藝水平決定，因此，△AR主要由Ijf1、Ijf2、Ijf3三側實際負荷電流決定。

（3）各電壓等級主變壓器損耗情況進行統計分析，能耗情況如下。

通過選取四川茂縣500 kV變電站、福建漳州500 kV變電站、陜西河寨330 kV和信義330 kV變電站年損耗電量情況，結果如下。

①主變壓器損耗占變電站總損耗的比重為60%～80%。

②主變壓器空載損耗功率主要由主變壓器勵磁導納損耗組成，由于目前各主變壓器生產廠家技術水平及制造工藝能力相近，因此主變壓器自身空載損耗功率數值相當。

③在同等電壓等級及主變壓器容量情況下，負載損耗功率通常由實際負載電流水平決定；在同等運行時間內，大容量主變壓器年用電量損耗較大。

經調研（表1），國內各主要變壓器廠家設備損耗，330 kV、360 MVA主變壓器空載損耗功率不大于110 kW，負載損耗功率不大于750 kW；330 kV、240 MVA主變壓器空載損耗功率不大于95 kW，負載損耗功率不大于495 kW。

2 能耗指標的合理確定

變壓器能耗指標確定的重點是分析設備能耗水平，給出典型設備能耗限制。能耗指標的確定一要考慮到電網建設的成本，不能片面追求高指標，否則會通過電價轉移到下游的用電企業，增加有電成本；二是不能降低要求，要考慮當前科技水平下，能耗統計結果、不同廠商制造水平及國內外相關法律法規，使能耗指標具有可操作性、先進性及可持續性。通過能耗指標的強制要求，促進電工行業的技術進步和電網整體能耗水平的不斷下降。

經過研究論證，變壓器能耗指標確定結果如表2所示。

3 結語

能耗指標本身具有引導和強制作用，開展節能評估可以有效提高節能意識和降低電網的實際能耗水平，同時可以引導工程建設中采用節能型的產品和技術，帶動節能產業的發展。目前研究得到的能耗指標還是一個初步的結果，與當前的電網發展水平、設備制造能力、電網投資能力密切相關，隨著時間的推移、技術的進步，目前的能耗指標也必須滾動更新，確保指標的先進性。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家標準.GB24790-2009，電力變壓器能效限定值及能效等級[S].中國標準出版社，2010.

[2] 吳東生，劉明波.500kV變電站理論線損計算方法[J].廣東輸電與變電技術，2005（2）：25-27.

[3] 張體強，皮江紅，楊迎.變壓器能耗計算及節能措施研究[J].資源節約與環保，2013（7）：11-12.

[4] 羅俊平.南方電網公司配電變壓器節能潛力與技術經濟評價研究[D].華南理工大學，2014.