大型電力變壓器設計中的節能技術應用

王介全 曹磊

西安西電變壓器有限責任公司 陜西西安 710000

社會高速發展對電力能源提出更高的供給需求，其間接加大電力供給設備的運行壓力，特別是對于電力變壓裝置來講，高容量能源的供給，將加大變壓設備內各類組件的運行壓力，令設備內部產生一定的能耗現象[1-3]。為此，在對電力變壓裝置進行設計時，可結合節能環保理念，降低設備運行過程中產生的損耗問題，提高設備利用率。本文分析大型電力變壓器節能技術在設計中的應用。

1 基于節能環保理念變壓器降噪技術的設計

大型電力變壓器在運行過程中產生的噪聲問題，將對人們身心健康造成極大的危害。從裝置構造形式來講，噪聲產生因素主要包含設備機械噪音、冷卻噪音兩部分。機械噪音是由于設備內部鋼片與設備框架所產生的共振現象所引起的，例如鋼片受到變壓器運行過程中的磁力影響，使得承接鋼片固定的墊腳機構產生震動傳輸力，然后通過不同介質傳播到物體中，進而產生一定的噪聲。冷卻系統所產生的噪音主要是由于以承接系統部件降溫的風扇機構、冷卻機構等出現震動現象，且震動頻率產生的噪聲污染超出固有基頻值，令設備產生周期性或無規則性震動。

降噪技術設計過程中，應以下列方案為切入點：①對變壓器內原有的鋼片結構進行調換，通過增強介質部件密度，降低裝置電磁影響。例如，采用具有導磁特性的材質，令內部構件在受到電磁作用時，降低材料的伸縮系數，以提高部件的穩定效果，規避共振問題。②對變壓裝置內的電磁結構進行優化，通過對鐵芯結構進行體積的縱向壓縮，令鐵芯所產生頻率與系統噪聲相隔離。此外，也可通過改變內部導體結構的磁通密度，提高部件的磁密寬度閾值，以保證導體結構在受到頻率作用時，可提高頻率容量值。

2 基于節能環保理念變壓器降損技術的設計

大型變壓器裝置運行過程中，不同運行工況下，其所產生的損耗參數具有一定的差異性。但此類損耗問題的產生點均是由設備本體運行工序的不規范性所導致的，例如，機械部件的損耗影響、電磁影響、構件布局影響等。在對降損技術進行設計時，主要以空載、負載兩種運行工況為主。

（1）在對空載工況下進行降損設計時，應先對鐵芯連接形式進行改變，確保鐵芯介質的導磁方向具有一致性，以此來降低傳輸過程中的反向損耗，通常情況下，連接縫的對接角度以45°最佳（通過實踐表明，45°的連接縫比90°連接縫的損耗率低2.5%）；鐵芯焊縫處應采用五級接法，提高不同構件之間的融合度，降低損耗率；在對夾緊方式進行確定時，可采用黏帶法對部件進行捆綁處理，以此來規避因擊穿問題所造成的畸變現象；在對磁通密度進行選擇時，應以經濟成本為基準，盡量保證空載工況下，設備所呈現出損耗率與磁密達到一定線性關系（1:1.252），進一步降低磁密的影響；在實際制造過程中，應保證設備構件的完整性，不得出現刮蹭現象，以避免產生因形變所造成的內應力畸變問題。

（2）在對負載工況下進行降損設計時，應先對線圈繞組結構進行優化處理，適當增大線圈的流通量，保證線圈通電所產生的磁通力與整個系統所產生磁通力達到一個均衡值，這樣一來，通過磁力的分化效果，可有效避免裝置運行過程中產生局部過熱的現象。但在此過程中應注意的是，不同電壓屬性的繞組結構存在差異性，這就需要按照實際組織結構設定出針對性的改進措施，以提高系統的傳輸性能。為保證降損設計方案的可實施性，可利用軟件對變壓裝置進行參數界定，通過模擬仿真確定出不同荷載工況下，機構部件所產生的磁力系數，然后通過調整內部構件的位置（漏磁流量、線感電流等），分析出不同傳輸模式下，構件所存在的導磁能力，將優化后所產生的模擬參數與設計參數進行比對，如果差異值在浮動范圍內，則代表當前優化工序具備可行性。如果存在參數不匹配的問題，則需更改設計方案，然后通過方案認證，查證出當前操控行為的合理性，進一步提高降損設計的精準度。

3 基于節能環保理念變壓器溫控技術的設計

變壓器裝置長時間工作狀態下，內部組件將產生嚴重的升溫現象，當內部溫度值高于系統極限值以后，必然加劇變壓器裝置的壽命損耗率。通常來講，影響設備升溫的主要元素包含繞組部件升溫、油體傳溫兩部分。對于此，針對變壓器裝置溫度升高問題來講，則需進行溫度降低的控制，令變壓器裝置內系統溫度變化值滿足實際運行指標，以提高設備的使用壽命。在實際設計過程中，可針對繞組的熱驅特性，對溫度提升點進行控制。可通過采用“六度原則”（六度原則是指變壓器裝置內部構件的絕緣老化速率，當繞組部件在85-135℃區域之間，溫度遞升5℃時，則內部構件的絕緣老化速率將提升一倍），對當前設備進行模擬仿真，令變壓器裝置運行過程中產生的數據變化值精準的映射到模式性，以得出不同狀態下，系統溫度與構件磨損度之間的線性關系，然后制定相應的解決措施，分析出不同模擬狀態下，變壓器裝置在溫度極限值下所能達到的最大運行速率。

4 結語

節能環保理念在電力事業中的應用，主要是以降損節能為目標，通過技術、工藝的改進，降低設備運行中的能源損耗率，以增強設備的使用壽命，提高企業的經濟效益。為進一步推動大型變壓器裝置的節能轉型，必須立足于技術本質之上，引進高端技術理念，保證系統在運行過程中的損耗比降到最低，在固有的壽命周期內發揮應用價值。