電力變壓器能效檢測和提升

摘要：變壓器是輸配電的基礎設備，產品工藝、使用負荷等因素決定變壓器能效水平，本文通過對變壓器組成、能效檢測方法和損耗分析，提出變壓器能效提升措施，實現變壓器節能降碳，助力實現碳達峰碳中和。

關鍵詞：變壓器;能效提升;節能降碳

一、研究背景

變壓器是輸配電的基礎設備，廣泛應用于工業、農業、交通、城市社區等領域。我國在網運行的變壓器約1700萬臺，總容量約110億千伏安。變壓器損耗約占輸配電電力損耗的40%，具有較大節能潛力，加快高效節能變壓器推廣應用，能提升能源資源利用效率，推動節能低碳和高質量發展。目前變壓器能效主要存在的問題：一是容量選擇不合理導致“大馬拉小車”、“小馬拉大車”等現象;二是變壓器三相負荷不平衡造成，線損增加、變壓器發熱等現象;三是部分變壓器安裝與用電設備距離不合理等現象。

變壓器的綜合功率損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗。有功損耗分為空載時的損耗（鐵損）和負載時的損耗（銅損），空載損耗與變壓器鐵芯材料和制造工藝有關，與負荷無關;負載損耗是變壓器電阻引起的損耗。無功損耗是變壓器工作中產生的，一部分是恒量，由建立變壓器磁路主通的勵磁電流引起，與負載電流無關;另一部分是變壓器繞組的電抗與流經繞組的電流構成，與負載電流有關。

二、變壓器能效檢測方法

測試應在用電體系處于正常生產實際運行工況下進行，測試期為24小時。所用儀表應能滿足監測項目要求，電能計量儀表準確度應不低于2.0級。測試數據每小時準點記錄一次。

三、變壓器能效檢測結果

通過電能質量分析儀對某工廠車間變壓器進行測試，根據GB/T 13462-2008電力變壓器經濟運行要求，變壓器的經濟運行區為，最佳經濟運行區為（β為平均負載系數）。

將測試結果與國家標準進行對比結果如下表所示：

將測試變壓器負載率與GB/T 13462-2008電力變壓器經濟運行進行比較，得出A、B、C、D、E、H、I、J變壓器的負載率處于最佳或經濟運行區間。F、G變壓器的負載率處于非經濟運行區間，存在變壓器負載率偏低，效率偏低的現象。

經低壓側連接點電能質量測試，發現變壓器A的5次、7次、23次諧波電流分量超過國家標準限值，變壓器D的7次諧波電流分量超過國家標準限值。

四、變壓器能效水平提升建議

1.對F、G變壓器存在運行負載低，有“大馬拉小車”現象的情況，可以采用以下措施進行改善：

（1）在保證生產正常運營下，采用一用一備的方式運行，可以改為一臺主變壓器帶全站負荷，另一臺備用自動投入的方式運行，既減少變壓器損耗，也保證供電可靠性。

（2）對于配備多臺變壓器的，建議采用低壓側聯絡線的方式供電。當相鄰兩臺配變的變壓器平均負荷較小時，通過低壓側聯絡線由其中一臺帶全負荷，另一臺停電備用，其減少變壓器損耗的效果較優。此方法推廣到相鄰多臺配電變壓器的情況下應用，可以最大限度地減少“大馬拉小車”造成的損耗。采用低壓側聯絡線的方式進行供電，合理配置變壓器負荷。

（3）安裝就地無功補償裝置，可減少變壓器低壓側至負載的線損。

2.分析變壓器低壓側連接點電能質量測試結果提出建議

將上述變壓器低壓側連接點電能質量測試結果與GB/T 14549-1993電能質量 公用電網諧波進行對比，諧波的抑制可以降低變壓器和電纜的銅損，降低發熱損耗，提高變壓器和系統的安全運行系數。根據配電網無功功率經濟當量計量方法中三級供電無功當量的計算方法可知，用戶每需求1kVar的無功功率，對應于系統側有功功率損耗為0.09kW，即9%左右的電能損耗發生在輸電線路中。通過結果分析，建議對存在諧波電流分量超過國家標準限值的變壓器加裝諧波處理裝置，選用并聯型混合濾波裝置，濾除系統中含量較高的特征次諧波，并且對系統進行無功補償。在經濟條件允許下，可用有源濾波對諧波污染較大設備進行諧波治理。

五、結論

綜上所述，變壓器能效提升方面具有極大潛力，能促進供配電設備節能降碳，推動終端用電綠色發展。只有通過合理使用高效節能變壓器，合理確定變壓器容量、科學設備運營管理，才能進一步提高變壓器能效水平，推動實現碳達峰碳中和。

參考文獻：

[1]工業和信息化部辦公廳 市場監管總局辦公廳 國家能源局綜合司關于印發《變壓器能效提升計劃（2021-2023年）》的通知工信廳聯節〔2020〕69號[N].

[2]牛國軒等.工廠變壓器節能技術研究[C].第六屆全國石油和化工電氣技術大會論文集，2021：43-49.

[3]GB/T16664-1996，企業供配電系統節能監測方法[S].

作者簡介：江騰佳（1995.01—），男，漢族，廣東揭陽，本科，助理工程師，研究方向：節能低碳。