配網(wǎng)變壓器節(jié)能改造技術和方法探討

何彥明 呂 淵

新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院

配網(wǎng)變壓器節(jié)能改造技術和方法探討

何彥明 呂 淵

新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院

電能是科學技術進步和經(jīng)濟發(fā)展的基石。電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎性產(chǎn)業(yè)，在國家大力扶持下，發(fā)展十分迅速。但隨著電力體制改革的不斷深入，電力市場化趨勢日益明顯，電力企業(yè)想要保障利潤，降低運營成本，增強自身市場競爭力，必須做好電力節(jié)能改造，而電力節(jié)能中配電變壓器節(jié)能是重中之重。配電變壓器是主要損耗設備，配電變壓器損耗已占總損耗的百分之六十，可見配電變壓器節(jié)能的必要性。

配網(wǎng)工程；變壓器；節(jié)能技術

電力能源是經(jīng)濟社會發(fā)展重要的物資基礎。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，對能源的需求日益加大，大力推進可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能降耗成為經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。我國已將大力開展節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟、調(diào)整能源與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為未來經(jīng)濟發(fā)展和社會建設的重要內(nèi)容。變壓器作為電網(wǎng)的核心組成設備之一，其電能損耗在網(wǎng)損中占有相當大的比重。據(jù)估算，變壓器的損耗可占電網(wǎng)總損耗40%以上，約占發(fā)電量的3%。因而，采用高效節(jié)能變壓器已成為電網(wǎng)節(jié)能減排的必然。

1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)

配電變壓器的基本構(gòu)成部分是：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其它附件等。其中主要的構(gòu)件是：鐵心和繞組。鐵心影響著整個配電變壓器性能，由磁導率很高的硅鋼片制成，硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，但由于熱軋硅鋼片性能不理想，現(xiàn)今幾乎已很少使用。冷軋硅鋼片又分為：無取向和取向兩種，其中取向冷軋硅鋼片有明顯的方向性，即沿著軋制方向的磁性能好，目前大多配電變壓器采用這種材料。繞組是由截面為圓形，扁形的鋼，鋁導線繞制而成，主要形式有：層式和餅式兩種形式，可分為：高壓繞組與低壓繞組。按照電源關聯(lián)性和分為：原繞組與副繞組，當改變原、副繞組的匝數(shù)時即可改變副繞組的電壓。如果按變壓器鐵心和繞組的配置來給配電變壓器分類，可為心式和殼式兩種。

2 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(chǎn)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(chǎn)生的有功損耗，與電阻和通過電流有關。根據(jù)某電網(wǎng)公司330～750kV變電站主變壓器損耗情況進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)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(jié)果如下。

(1)設備選型依據(jù)?？紤]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(yōu)點，我國330～750kV電網(wǎng)系統(tǒng)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)損耗具體問題分析。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(chǎn)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(shù)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?jīng)Q定；在同等運行時間內(nèi)，大容量主變壓器年用電量損耗較大。

3 配電網(wǎng)變壓器節(jié)能改造技術和方法

3.1 采用新工藝、新材料降低損耗

(1)改進工藝。通過改進工藝來降低運行損耗，最主要的是控制變壓器的硅鋼片精度。為此，可通過數(shù)控加工，利用自動化技術來精確控制硅鋼片的形狀、規(guī)格、厚度等。目前，加工精度達到0.18mm，就可大大降低變壓器的空載損耗。

(2)重設結(jié)構(gòu)。降低變壓器損耗的重要手段之一是重設結(jié)構(gòu)布局。目前，常見的結(jié)構(gòu)布置方式有新型繞組和新型線圈。傳統(tǒng)的繞組結(jié)構(gòu)，在抗諧波、節(jié)能方面的效果不理想；若根據(jù)不同的配電電壓來確定繞組結(jié)構(gòu)，則可控制繞組的損耗，如漏磁走向的控制可采用自粘型換位導線。新型線圈結(jié)構(gòu)是控制渦流損耗的理想手段，按渦流流向選擇合理的縱向或橫向的布置方式，可有效降低渦流損耗，進而達到理想的運行效果。

(3)新材料應用。制造變壓器時，若選擇的材料質(zhì)量不好，其電阻率就會產(chǎn)生變化，引起損耗，同時變壓器中銅鐵材料的用量較大且用于關鍵部件，因此材料的質(zhì)量將直接影響變壓器的傳輸效率。新材料的突破使得優(yōu)化變壓器材料成為可能，將原有的銅鐵材料替換為新型材料，能有效降低損耗，提高轉(zhuǎn)換效率，制成高效節(jié)能變壓器。

3.2 優(yōu)化配電變壓器的選型

目前我國市面上的主流節(jié)能配電變壓器主要有S7、S9、S11等等，這一系列變壓器經(jīng)過不斷技術改良，其空載損耗有明顯下降。電力工程中配電變壓器的選型應注意優(yōu)選，要綜合考慮電網(wǎng)經(jīng)濟運行參數(shù)，根據(jù)變壓器容量利用率來選擇，以降低配電變壓器運行中的無功損耗與有功損耗。雖然使用大容量變壓器會增加一次性投資量，但卻可以降低損耗，節(jié)約后續(xù)運行成本，所以建設中應根據(jù)優(yōu)化需求來選擇型號，電壓偏移較大的區(qū)域應選擇SZL7和SZ9系列，若對電能質(zhì)量要求較高的區(qū)域應選擇S11，若雷災區(qū)，要選擇防雷配電變壓器。

3.3 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(wǎng)建設的成本，不能片面追求高指標，否則會通過電價轉(zhuǎn)移到下游的用電企業(yè)，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(tǒng)計結(jié)果、不同廠商制造水平及國內(nèi)外相關法律法規(guī)，使能耗指標具有可操作性、先進性及可持續(xù)性。通過能耗指標的強制要求，促進電工行業(yè)的技術進步和電網(wǎng)整體能耗水平的不斷下降。

綜上所述，電能對現(xiàn)代社會發(fā)展進步有著重要影響，人類世界已離不開電能，想要實現(xiàn)電力節(jié)能，配電變壓器節(jié)能勢在必行。本文通過分析配電變壓器產(chǎn)生能量損耗的重要因素，提出從變壓器容量的選擇、工藝、材料、經(jīng)濟運行方式進行優(yōu)化，達到節(jié)能降耗的目的，實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效益。

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