如何減少配電變壓器的損耗

何若海　呂淵

摘要：目前電力變壓器低效、高耗運(yùn)行問(wèn)題仍普遍存在于整個(gè)電力輸電系統(tǒng)中，這些已成為阻礙變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要障礙。因此，提高變壓器運(yùn)行效率，降低變壓器自身?yè)p耗，提升資源利用價(jià)值，已成為目前普遍關(guān)注的重點(diǎn)。并且在長(zhǎng)期的實(shí)施過(guò)程中積極的對(duì)電氣進(jìn)行維護(hù)與管理，對(duì)變壓器的節(jié)能降耗起到了明顯的作用。基于此，文章就如何減少配電變壓器的損耗進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望可以提供一個(gè)借鑒。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；損耗；措施

1變壓器的損耗

1.1空載損耗

所謂空載損耗，即變壓器在空載狀態(tài)下產(chǎn)生的損耗，它包括銅損、鐵損以及附加損耗。變壓器在空載時(shí)，二次繞組是沒(méi)有電能輸出的，但一次繞組中有空載電流流過(guò)，繞組的導(dǎo)線是有電阻的，它將從電源中吸取電能，這些電能最后全部以熱能的形式散發(fā)在周?chē)慕橘|(zhì)中，這就是變壓器的銅損；由于鐵芯中的磁場(chǎng)是隨時(shí)間作正弦變化的，當(dāng)鐵芯反復(fù)交變磁化時(shí)引起的磁滯損耗和渦流損耗之和，即為變壓器的鐵損，鐵損與負(fù)載的大小與性質(zhì)沒(méi)有關(guān)系，在鐵芯材料和電源頻率一定的情況下，只要電源電壓不變，鐵芯中的磁通就不會(huì)變，變壓器的磁滯損耗和渦流損耗也不會(huì)變；由于鐵芯中磁通密度分布是不均勻的，使某些金屬部件受雜散磁場(chǎng)的作用而發(fā)熱而產(chǎn)生的損耗，這部分損耗稱為附加損耗。

1.2負(fù)載損耗

負(fù)載損耗有電阻損耗和雜散損耗兩類。電阻損耗是負(fù)載電流流經(jīng)變壓器二次繞組線圈，因線圈自身的電阻而導(dǎo)致的損耗，在數(shù)值上為負(fù)載電流平方與線圈電阻的乘積，它區(qū)別于空載損耗的銅損，銅損是在一次繞組側(cè)產(chǎn)生的，而負(fù)載損耗中的電阻損耗是在二次繞組側(cè)產(chǎn)生的，且只有在有負(fù)載的情況下才會(huì)產(chǎn)生；雜散損耗是由負(fù)載電流感應(yīng)的漏磁通在結(jié)構(gòu)件和線圈中形成的損耗，包括結(jié)構(gòu)損耗和渦流損耗，其與多種因素有關(guān)，比如，漏磁通的分布、大小及線圈所用導(dǎo)線的厚度、導(dǎo)線換位等等。對(duì)于中小型電力變壓器，變壓器線圈的電阻較大致使電阻損耗很大，而雜散損耗在總損耗中的比例很小，若線圈的材料一定（銅或鋁），只能憑借增加導(dǎo)線的截面積來(lái)減小導(dǎo)線的電流密度而降低電阻損耗，但由此會(huì)導(dǎo)致線圈的尺寸變大，從而使變壓器的體積和重量均增大。對(duì)大型電力變壓器而言，雜散損耗在總損耗中所占比例較大，可達(dá)總損耗的1/3。

2降低電力變壓器損耗的措施

2.1選取節(jié)能型變壓器

節(jié)能型的變壓器主要是采用的導(dǎo)磁與導(dǎo)電材料的技術(shù)來(lái)對(duì)變壓器進(jìn)行節(jié)能降耗的，另外還有非晶材料的發(fā)展，非晶材料的發(fā)展也在一定程度上促進(jìn)了變壓器的發(fā)展，自從1980年以來(lái)非晶合金鐵芯的商業(yè)化促成了世界各地的幾十萬(wàn)臺(tái)的非晶合金的配電變壓器的應(yīng)用。鐵基非晶合金是由80%Fe及20%Si，B類金屬元素所構(gòu)成，它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（1.54T），磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等各方面都優(yōu)于硅鋼片的特點(diǎn)所以非晶材料的變壓器與傳統(tǒng)的配電變壓器相比，更容易節(jié)能降耗，是節(jié)能降耗中非常有效的方法之一。

2.2采用新型導(dǎo)線

變壓器采用無(wú)氧銅材質(zhì)的導(dǎo)線，使線圈電阻減小，從而降低變壓器運(yùn)行的負(fù)載損耗和空載損耗。目前已開(kāi)展使用的高溫超導(dǎo)配電變壓器，采用超導(dǎo)材質(zhì)的導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅芯導(dǎo)線，除降低了變壓器的損耗，還間接提高了變壓器抵抗短路電流的能力。

2.3優(yōu)化磁體材料

目前出現(xiàn)的非晶合金材料，相對(duì)于普通磁體，具備更好的磁化和消磁性能。對(duì)變壓器磁體材料進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采用該材料替代傳統(tǒng)的普通磁體制作鐵芯，可降低變壓器磁滯損耗、空載損耗及無(wú)功損耗，提升變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4抑制諧波

節(jié)能濾波型整流變壓器通過(guò)抑制諧波對(duì)變壓器發(fā)熱、振動(dòng)和噪聲等產(chǎn)生影響。該種變壓器有4套繞組，二次側(cè)上、下繞組通過(guò)移相技術(shù)分別連接整流器以構(gòu)成12脈波，二次濾波繞組安裝感應(yīng)濾波裝置對(duì)諧波進(jìn)行抑制、對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。此外，對(duì)濾波繞組進(jìn)行零等值阻抗設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)諧波的良好抑制、變壓器鐵芯的諧波磁通低以及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

2.5合理配置電網(wǎng)的補(bǔ)償裝置，合理安排補(bǔ)償容量

2.5.1增加無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，以提高功率的因數(shù)

在農(nóng)網(wǎng)線路中可以合理的運(yùn)用電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪芰Γ娙萜鞒潆姟⒎烹妰纱蠡竟δ芫涂梢詭椭r(nóng)網(wǎng)線路中提高無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪芰Γ瑥亩岣吖╇娤到y(tǒng)中的功率因數(shù)，降低供電變壓器以及輸送線路的損耗，提高供電效率。

2.5.2無(wú)功功率的合理分布

對(duì)于無(wú)功功率也要高度的重視，無(wú)功功率的存在降低了發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的供電效率，所以對(duì)于無(wú)功功率要合理的配置，減少無(wú)功功率的運(yùn)輸距離，除此之外還要注意其他方式的損耗進(jìn)行計(jì)算和補(bǔ)償。

2.5.3合理計(jì)劃并聯(lián)補(bǔ)償電容器的運(yùn)行

從大量的經(jīng)驗(yàn)中表現(xiàn)出變壓器的節(jié)能降耗主要是投入使用電容器。但是人們只是意識(shí)到了電容器的積極作用卻忽視了其也會(huì)造成電網(wǎng)整體的損耗，所以在現(xiàn)實(shí)的節(jié)能降耗中要考慮整體的耗能來(lái)合理的設(shè)計(jì)電容器的投入。

2.6經(jīng)濟(jì)調(diào)度，降低網(wǎng)損

2.6.1合理的制定電網(wǎng)的運(yùn)行方式

對(duì)于電網(wǎng)的運(yùn)行方式也要合理的調(diào)整，把所有現(xiàn)有的運(yùn)行設(shè)備以及電路進(jìn)行精確的計(jì)算并設(shè)計(jì)其組合方式，保證設(shè)備運(yùn)行的能量消耗可以降到最低。

2.6.2根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際潮流變化及時(shí)調(diào)整其運(yùn)行方式

電網(wǎng)的實(shí)際潮流變化也就是指根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際工作中運(yùn)行的狀態(tài)不斷地調(diào)整運(yùn)作方式，保證電網(wǎng)的效率。對(duì)實(shí)際負(fù)荷要定期的測(cè)量與計(jì)算，確保設(shè)備之間的交錯(cuò)運(yùn)行密切結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最大化。

總之，電力變壓器是電力系統(tǒng)中不可缺少的電氣設(shè)備，其能耗多少直接關(guān)系到整個(gè)電力輸電系統(tǒng)的損耗大小，變壓器用戶可根據(jù)負(fù)荷、用電設(shè)備以及自身的實(shí)際情況，選擇合理的節(jié)能措施，從而取得良好的節(jié)能效果。