大型電力變壓器設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

王介全 曹磊

西安西電變壓器有限責(zé)任公司 陜西西安 710000

社會(huì)高速發(fā)展對(duì)電力能源提出更高的供給需求，其間接加大電力供給設(shè)備的運(yùn)行壓力，特別是對(duì)于電力變壓裝置來(lái)講，高容量能源的供給，將加大變壓設(shè)備內(nèi)各類組件的運(yùn)行壓力，令設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生一定的能耗現(xiàn)象[1-3]。為此，在對(duì)電力變壓裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可結(jié)合節(jié)能環(huán)保理念，降低設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的損耗問題，提高設(shè)備利用率。本文分析大型電力變壓器節(jié)能技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 基于節(jié)能環(huán)保理念變壓器降噪技術(shù)的設(shè)計(jì)

大型電力變壓器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲問題，將對(duì)人們身心健康造成極大的危害。從裝置構(gòu)造形式來(lái)講，噪聲產(chǎn)生因素主要包含設(shè)備機(jī)械噪音、冷卻噪音兩部分。機(jī)械噪音是由于設(shè)備內(nèi)部鋼片與設(shè)備框架所產(chǎn)生的共振現(xiàn)象所引起的，例如鋼片受到變壓器運(yùn)行過程中的磁力影響，使得承接鋼片固定的墊腳機(jī)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)傳輸力，然后通過不同介質(zhì)傳播到物體中，進(jìn)而產(chǎn)生一定的噪聲。冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音主要是由于以承接系統(tǒng)部件降溫的風(fēng)扇機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)等出現(xiàn)震動(dòng)現(xiàn)象，且震動(dòng)頻率產(chǎn)生的噪聲污染超出固有基頻值，令設(shè)備產(chǎn)生周期性或無(wú)規(guī)則性震動(dòng)。

降噪技術(shù)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)以下列方案為切入點(diǎn)：①對(duì)變壓器內(nèi)原有的鋼片結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)換，通過增強(qiáng)介質(zhì)部件密度，降低裝置電磁影響。例如，采用具有導(dǎo)磁特性的材質(zhì)，令內(nèi)部構(gòu)件在受到電磁作用時(shí)，降低材料的伸縮系數(shù)，以提高部件的穩(wěn)定效果，規(guī)避共振問題。②對(duì)變壓裝置內(nèi)的電磁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過對(duì)鐵芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行體積的縱向壓縮，令鐵芯所產(chǎn)生頻率與系統(tǒng)噪聲相隔離。此外，也可通過改變內(nèi)部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的磁通密度，提高部件的磁密寬度閾值，以保證導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在受到頻率作用時(shí)，可提高頻率容量值。

2 基于節(jié)能環(huán)保理念變壓器降損技術(shù)的設(shè)計(jì)

大型變壓器裝置運(yùn)行過程中，不同運(yùn)行工況下，其所產(chǎn)生的損耗參數(shù)具有一定的差異性。但此類損耗問題的產(chǎn)生點(diǎn)均是由設(shè)備本體運(yùn)行工序的不規(guī)范性所導(dǎo)致的，例如，機(jī)械部件的損耗影響、電磁影響、構(gòu)件布局影響等。在對(duì)降損技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要以空載、負(fù)載兩種運(yùn)行工況為主。

（1）在對(duì)空載工況下進(jìn)行降損設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先對(duì)鐵芯連接形式進(jìn)行改變，確保鐵芯介質(zhì)的導(dǎo)磁方向具有一致性，以此來(lái)降低傳輸過程中的反向損耗，通常情況下，連接縫的對(duì)接角度以45°最佳（通過實(shí)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(yīng)采用五級(jí)接法，提高不同構(gòu)件之間的融合度，降低損耗率；在對(duì)夾緊方式進(jìn)行確定時(shí)，可采用黏帶法對(duì)部件進(jìn)行捆綁處理，以此來(lái)規(guī)避因擊穿問題所造成的畸變現(xiàn)象；在對(duì)磁通密度進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)成本為基準(zhǔn)，盡量保證空載工況下，設(shè)備所呈現(xiàn)出損耗率與磁密達(dá)到一定線性關(guān)系（1:1.252），進(jìn)一步降低磁密的影響；在實(shí)際制造過程中，應(yīng)保證設(shè)備構(gòu)件的完整性，不得出現(xiàn)刮蹭現(xiàn)象，以避免產(chǎn)生因形變所造成的內(nèi)應(yīng)力畸變問題。

（2）在對(duì)負(fù)載工況下進(jìn)行降損設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先對(duì)線圈繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，適當(dāng)增大線圈的流通量，保證線圈通電所產(chǎn)生的磁通力與整個(gè)系統(tǒng)所產(chǎn)生磁通力達(dá)到一個(gè)均衡值，這樣一來(lái)，通過磁力的分化效果，可有效避免裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象。但在此過程中應(yīng)注意的是，不同電壓屬性的繞組結(jié)構(gòu)存在差異性，這就需要按照實(shí)際組織結(jié)構(gòu)設(shè)定出針對(duì)性的改進(jìn)措施，以提高系統(tǒng)的傳輸性能。為保證降損設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性，可利用軟件對(duì)變壓裝置進(jìn)行參數(shù)界定，通過模擬仿真確定出不同荷載工況下，機(jī)構(gòu)部件所產(chǎn)生的磁力系數(shù)，然后通過調(diào)整內(nèi)部構(gòu)件的位置（漏磁流量、線感電流等），分析出不同傳輸模式下，構(gòu)件所存在的導(dǎo)磁能力，將優(yōu)化后所產(chǎn)生的模擬參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，如果差異值在浮動(dòng)范圍內(nèi)，則代表當(dāng)前優(yōu)化工序具備可行性。如果存在參數(shù)不匹配的問題，則需更改設(shè)計(jì)方案，然后通過方案認(rèn)證，查證出當(dāng)前操控行為的合理性，進(jìn)一步提高降損設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度。

3 基于節(jié)能環(huán)保理念變壓器溫控技術(shù)的設(shè)計(jì)

變壓器裝置長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下，內(nèi)部組件將產(chǎn)生嚴(yán)重的升溫現(xiàn)象，當(dāng)內(nèi)部溫度值高于系統(tǒng)極限值以后，必然加劇變壓器裝置的壽命損耗率。通常來(lái)講，影響設(shè)備升溫的主要元素包含繞組部件升溫、油體傳溫兩部分。對(duì)于此，針對(duì)變壓器裝置溫度升高問題來(lái)講，則需進(jìn)行溫度降低的控制，令變壓器裝置內(nèi)系統(tǒng)溫度變化值滿足實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)，以提高設(shè)備的使用壽命。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可針對(duì)繞組的熱驅(qū)特性，對(duì)溫度提升點(diǎn)進(jìn)行控制?？赏ㄟ^采用“六度原則”（六度原則是指變壓器裝置內(nèi)部構(gòu)件的絕緣老化速率，當(dāng)繞組部件在85-135℃區(qū)域之間，溫度遞升5℃時(shí)，則內(nèi)部構(gòu)件的絕緣老化速率將提升一倍），對(duì)當(dāng)前設(shè)備進(jìn)行模擬仿真，令變壓器裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變化值精準(zhǔn)的映射到模式性，以得出不同狀態(tài)下，系統(tǒng)溫度與構(gòu)件磨損度之間的線性關(guān)系，然后制定相應(yīng)的解決措施，分析出不同模擬狀態(tài)下，變壓器裝置在溫度極限值下所能達(dá)到的最大運(yùn)行速率。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能環(huán)保理念在電力事業(yè)中的應(yīng)用，主要是以降損節(jié)能為目標(biāo)，通過技術(shù)、工藝的改進(jìn)，降低設(shè)備運(yùn)行中的能源損耗率，以增強(qiáng)設(shè)備的使用壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為進(jìn)一步推動(dòng)大型變壓器裝置的節(jié)能轉(zhuǎn)型，必須立足于技術(shù)本質(zhì)之上，引進(jìn)高端技術(shù)理念，保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的損耗比降到最低，在固有的壽命周期內(nèi)發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值。