節(jié)能變壓器的更換及節(jié)能效果

李云翔　崔海超　李云勃　李志賓　劉東旗

【摘要】配電變壓器是配網(wǎng)重要組成部分，其能耗對(duì)整個(gè)配網(wǎng)節(jié)能量有重要影響。S11型變壓器具有繞制工藝簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、維護(hù)方便、運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，并且性價(jià)比高，可有效提高配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行水平，對(duì)實(shí)現(xiàn)降低損耗，提高配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，具有推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】變壓器；節(jié)能；更換

序言

配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設(shè)備，是連接供用電的樞紐，具有不間斷運(yùn)行的特點(diǎn)，其能耗直接影響變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是整個(gè)配網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的主要因素。因此，節(jié)能變壓器的應(yīng)用十分必要。

1、改造前的狀況

某村10kV配電變壓器，是該村的主供電源，變壓器型號(hào)S7-200，系統(tǒng)額定電壓：10千伏，額定負(fù)荷200千伏安，用電負(fù)荷155千伏安，變壓器空載損耗0.54千瓦，變壓器空載損耗0.34千瓦，變壓器平均負(fù)載率59%，生產(chǎn)日期1998年，已運(yùn)行近14年。雖然經(jīng)過(guò)多次維修，漏油情況比較嚴(yán)重，內(nèi)部絕緣老化，并且由于變壓器損耗較高，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)溫升超標(biāo)、噪聲異常等情況，變壓器運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性較差，亟需進(jìn)行更換。

2、節(jié)能變壓器節(jié)能原理

2.1變壓器的損耗。變壓器損耗主要是空載和負(fù)載損耗?？蛰d損耗是變壓器二次側(cè)開(kāi)路，一次側(cè)加額定電壓時(shí)，一次側(cè)電和勵(lì)磁電阻上的功率損耗，一般可認(rèn)為空載損耗等于鐵損。負(fù)載損耗為二次側(cè)短路，一次側(cè)逐漸加電壓，直到短路電流等于一次側(cè)額定電流時(shí)停止加壓，在一次側(cè)電阻和二次側(cè)電阻上功率消耗即通常所說(shuō)的銅損。

2.2空載損耗。S11型變壓器具有較好的節(jié)能效果，硅鋼片連續(xù)卷制，鐵心無(wú)接縫，大大減少了磁阻，空載電流減少了60%-80%，連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低20%-35%，卷鐵心結(jié)構(gòu)成自然緊固狀態(tài)，無(wú)需夾件緊固，避免了因鐵心夾緊所帶來(lái)的鐵芯性能的不良后果。

2.3負(fù)載損耗。S11型變壓器在負(fù)載損耗方面也具有較好的節(jié)能效果，其卷鐵心結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，鐵心形狀成自然緊固狀態(tài)，可使低壓線圈直接纏繞在鐵心上，減少了導(dǎo)線材料，優(yōu)化了形狀和結(jié)構(gòu)，降低了負(fù)載損耗。

3、經(jīng)濟(jì)分析

3.1概述?？紤]節(jié)能、經(jīng)濟(jì)成本、使用壽命等因素，初步?jīng)Q定更換為S11-200變壓器。其鐵心選用性能優(yōu)異的高導(dǎo)磁晶粒取向的Z11-0.3冷軋硅鋼片采用45°斜接，柱與軛同截面，均采用不疊上鐵軛及均不沖孔的新工藝，可有效降低空載電流、空載損耗。S7型變壓器國(guó)家已經(jīng)命令淘汰，在必?fù)Q范圍之內(nèi)，更換S11型變壓器可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效，節(jié)能。

3.2更換前后能耗比較。變壓器損耗計(jì)算公式：有功損耗：△Po=△PT+Kβ2△PK（1）無(wú)功損耗：△Qo=△QT+Kβ2△QK（2）由計(jì)算公式（1）、（2），可得出綜合功率損耗：△PZ=△P+KQβ2△Q（3），計(jì)算公式（3）中，無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KQ根據(jù)電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)情況，取K=0.1KW/Kvar，平均負(fù)載系數(shù)β=59%。S7型變壓器，△P=0.54KW，△Q=3.4KW，將各數(shù)代入計(jì)算公式（3）中，可得出，S7型變壓器的綜合功率損耗：△P7=1.7237KW。S11型變壓器，△P=0.33KW，△Q=2.6KW，將各數(shù)代入計(jì)算公式（3）中，可得出，S11型變壓器的綜合功率損耗：△P11=1.2329KW。以年運(yùn)行8760小時(shí)計(jì)，S7型年耗電1.51萬(wàn)KWh，S11型年耗電1.08萬(wàn)KWh，更換S11型可年節(jié)電0.43萬(wàn)KWh。經(jīng)核算，變壓器電量的平均電價(jià)為0.86元，可年節(jié)約電費(fèi)0.86×0.43=0.3698萬(wàn)元。

3.3靜態(tài)投資回收。公式：T=（A11-A7）×104/（P7-P11）K（4）計(jì)算公式（4）中，A11是更新變壓器投入資金，為2.5萬(wàn)元；A7是淘汰變壓器回收殘值，為0.04萬(wàn)元；P7是淘汰變壓器綜合損耗（kW）；P11是更換節(jié)能變壓器綜合損耗（kW）；K是變壓器年損耗單位電費(fèi)，為0.86×8760=7533.6元/kWa。將各數(shù)代入計(jì)算公式（4）中，可得出，靜態(tài)投資回收6.65年。

4、技術(shù)方案

4.1項(xiàng)目可行性和經(jīng)濟(jì)效益分析。經(jīng)項(xiàng)目投資、運(yùn)行費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)效益、負(fù)荷增長(zhǎng)情況進(jìn)行分析，科學(xué)計(jì)算節(jié)能變壓器的節(jié)能效益，以便選擇最經(jīng)濟(jì)、合理的變壓器。制定技術(shù)上可行的若干備選方案，對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)估，最后確定更換S11-200為變壓器。

4.2更換工作流程。4.2.1根據(jù)相關(guān)規(guī)定和環(huán)境條件確定位置。按照設(shè)備安全及要求，確定變壓器更換安裝位置輔助設(shè)備安裝位置。需考慮因素有：本變壓器和其他設(shè)備檢修方便；容量滿足要求；安裝檢修裝置時(shí)停電范圍及停電時(shí)間；考慮進(jìn)線及輔助設(shè)備接線長(zhǎng)度及走線方式。4.2.2能耗測(cè)量。進(jìn)行改造前的能耗測(cè)量，以便與改造后的能耗進(jìn)行比較，確定節(jié)電量。4.2.3安裝設(shè)備。線路停電，做好安全措施，拆開(kāi)連接線，區(qū)進(jìn)行設(shè)備的搬運(yùn)，選定變壓器箱體安裝孔位置，根據(jù)選定的裝置安裝位置安裝螺栓，將新變壓器就位，并可靠固定，進(jìn)行輔助設(shè)備安裝。做好相序及方向?qū)?yīng)位置可靠連接。

5、項(xiàng)目實(shí)施

5.1成立領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。成立領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)全部項(xiàng)目任務(wù)的組織領(lǐng)導(dǎo)，召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，了解項(xiàng)目進(jìn)展情況和職工思想動(dòng)態(tài)，協(xié)調(diào)工作中存在的問(wèn)題。各施工單位要在工程開(kāi)工前組織職工進(jìn)行安規(guī)、工藝規(guī)程的學(xué)習(xí)和考試，對(duì)于考試不合格者，一律不準(zhǔn)參與施工。

5.2確保質(zhì)量。嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程實(shí)施全過(guò)程管理，從設(shè)備選型、設(shè)計(jì)、定貨、施工、驗(yàn)收、資料歸檔等環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，按照精品工程要求組織工程的施工，確保工程保質(zhì)、按期完成。

5.3落實(shí)安全措施。工程開(kāi)工前，組織有關(guān)單位技術(shù)專(zhuān)責(zé)人詳細(xì)勘察施工現(xiàn)場(chǎng)，討論停電措施計(jì)劃，制定現(xiàn)場(chǎng)施工安全措施，經(jīng)有關(guān)部門(mén)審核批準(zhǔn)后，方可辦理開(kāi)工批準(zhǔn)手續(xù)。

5.4規(guī)范管理。各施工小組認(rèn)真執(zhí)行每天開(kāi)工會(huì)、收工會(huì)制度。工作負(fù)責(zé)人在開(kāi)工前，必須向工作班成員詳細(xì)交代施工中的安全措施、工作任務(wù)、工藝標(biāo)準(zhǔn)及其他注意事項(xiàng)，工程結(jié)束后做好施工記錄及總結(jié)。

6、項(xiàng)目節(jié)能量及效益

規(guī)范嚴(yán)格的管理涵蓋整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的全過(guò)程。包括項(xiàng)目的前期工作、專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、項(xiàng)目招標(biāo)、工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目融資、施工準(zhǔn)備、設(shè)備安裝、調(diào)試及投產(chǎn)、項(xiàng)目竣工驗(yàn)收、后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)，確保了項(xiàng)目的節(jié)能效果。為得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，調(diào)閱更換前后各一年的電量，電價(jià)、電費(fèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)更換前后變壓器的性能進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的實(shí)測(cè)，其結(jié)果與理論年節(jié)約電量0.43萬(wàn)kWh、節(jié)約電力0.7kW、年節(jié)能量1.3803tce/a、靜態(tài)回收期6.65年等計(jì)算值基本相符?？紤]到S7變壓器國(guó)家已經(jīng)命令淘汰，在必?fù)Q范圍之內(nèi)，更換資金是必須要投的，并且S11型變壓器的使用壽命要大于靜態(tài)回收期，能源價(jià)格一直是增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這次更換的效益是比較理想的。

7、結(jié)束語(yǔ)

S11變壓器型具有繞制工藝簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、維護(hù)方便、運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比高，可有效提高配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行水平，比較適合我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的負(fù)荷特性和技術(shù)要求，對(duì)實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”，降低損耗，提高配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，具有推廣價(jià)值。