赵雪琴
（宁夏固海扬水管理处宁夏中卫751700）
【摘要】由于我国正大力提倡创建节约型社会，所以节能、环保型产品将成为以后制造
业发展的新方向。变压器是电网中的重要设备之一，降低变压器损耗对电网发展具有重要的经济意义，要达到节约能源，安全环保，对变压器制造厂及电网建设来说，就是要制造或使用低损耗的变压器。目前电网上运行的变压器负载率普遍不高，即轻载时间比满载运行时间长，只要将变压器接入电网后，不论带负载多少，铁心励磁都会产生空载损耗，空载损耗与所带负荷的多少无关，空载损耗是变压器运行的主要参数。
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关键词 变压器；损耗
变压器运行时将产生损耗。就是变压器输入功率与输出功率之间的差值,基本上可分为铜损和铁损两类。铜损是负载电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗和磁场引起的电流集肤将产生的损耗。其大小可近似认为等于负载损耗,因此为可变损耗。铁损与变压器铁芯中的磁滞和涡流以及铁芯磁通密度的幅值有关。可近似看作与磁通密度成正比。由于变压器的铁芯磁通密度只与变压器的一次外施放励磁电压有关,只要外施一次电压的大小一定,磁通密度几乎与负载无关,故铁损的大小也与一次电压比成正比,并且基本保持不变,因此为不变损耗。
一、变损耗的方式
1、两台双绕组变压器运行
以下分析和计算,都是假定两台变压器满足并列运行的三个基本条件:a、变压器已并列运行但没有负荷,即两台变压器均空载时,变压器之间没有环流;b、带负载之后,两台变压器能够按自身的容量合理地分担负载,使其均能最大程序的合理应用;c、两台变压器所分担的负载电流均最小,每台变压器的铜耗为最小,运行最为经济。当负荷增加时,铜耗将大于铁耗,此时若不投入另一台变压器,负荷继续增加时运行就不经济了,当一台变压器的铜耗等于两台的损耗时,投入另一台变压器,就有可能达到新的经济运行点。结于本来运行在经济点的变压器,当负荷减小时,也就离开了经济运行点。当负荷减小到两台变压器的铜耗比一台的铁耗还小时,可以切除一台运行,使损耗增加,变压器重新回到经济运行点。
2、合理安排运行方式
(1)适当提高电网的运行电压:对于变压器最好通过相应的改变分接开关来实现提高变压器运行水平,功率损耗和电能损耗等目的,因为当加在变压器电压高于变压器分接开关的额定电压时,虽然变压器绕组中的铜损减少,但是,由于电压增加使得变压器磁通密度增加,铁损就相应地增加了,这样就降低应得的效果。变压器铁芯的功率损耗与电压平方成正比。而线路的导线和变压器绕组中的功率损耗则与电压的平方成反比。提高电压质量,向用户提供合格的电能,同时也是做好降损工作的需要。若电压提高1%,则损耗下降约2%。因此,应根据负荷的变化对母线电压适时调整,降低电网的电能损耗。
(2)变压器经济运行:因电力负荷一昼夜内变动的范围较大,在选用变压器容量时必须满足各种情况的需要。所以,可以采取多台变压器并联运行的形式,并根据负荷量的大小有选择的投入运行,从而可限制变压器空载运行时间。根据负荷的变化适当改变投入运行的变压器台数,可以减少功率损耗。变压器的Δpo是不随负荷变化的,而铜损则是与通过电流的平方成正比的。当负荷小于临界负荷时,减少一台运行较为经济之,当负荷大于临界负荷时,并联运行较为合理。
3、进行电网和变压器的改造
(1)改造迂回线路,消除“卡脖子”现象:电网规划是电网经济运行的基础,规划不好,就会出现“卡脖子”现象,使得损耗增加。因此,需对迂回供电,卡脖子的线路进行改造,制定合理的电网规划,确保电网的安全与经济运行。
(2)电网布置方式不同,电能损失和电压损失有很大的差异。电源应尽量布置在负荷中心,这样,可将较大的电流通过较短的导线送到用户,以使线路损耗总最小。对负荷密度高,供电范围大时,优先考虑两点或多点布置,多点布置有显著的降损节能效益,同时有效地改善了电压质量。对于安装有两台变压器的变电所,工厂、酒店等其他一些公共场所,则应根据变压器现有的技术参数,合实际负载情况,选择合理的变压器运行方式,能够实现变压器的经济运行,减少变压器的有功功率损耗。
(3)国际上有许多评价变压器能效的方法,所有的方法都要求比较变压器价格及其损耗费用。美国在70年代后期,由于能源价格的攀升,许多电力公司开始要求所设计的变压器应能具有最低的服务年限费用,这样就产生了总拥有费用(TOC)法。TOC法在美国于1981年发展成为工业标准。按照TOC标准购置变压器一直沿用至今,TOC方法是总和了变压器的初始费用和等价现值的损耗费用,表达所购变压器全面的综合费用。我们用TOC法曾评述过配电变压器S9型与S7型的经济效益,比较结果说明了S9变压器价格虽高于S7约20%,但损耗指标比S7低约21%,S9所多支村的资金可以在2～3年内从节约的损耗电费中收回。同样,用S9变压器更换80年前的老变压器产品进行效益比较的结果说明,在只支付S9的设备费不计老变压器回收价值的条件下,S9的资金也可以在2～3年内从节约的损耗电费中得到偿还。截至1998年底,S7型变压器及以前的产品已由国家先后公布淘汰,停止其生产和销售。随着计划经济向市场经济的转变,以及社会对节能和环保的需求,我国变压器的效率水平将呈现出多样化的趋势。目前市场上已出现了比S9系列更节能的产品,如S10、S11系列等。S11系列低损耗配电变压器设计的主导思想是比S9进一步优化设计,改进结构,降低空载损耗,提高产品水平。同国外产品空载损耗指标比较:比日本东芝变压器空载损耗降低39%,比意大利变压器空载损耗降低39.6%。因此,我国目前生产的S11卷铁心配电变压器在空载损耗方面在国际上具有领先地位。
(4)尽量降低电力变压器的能耗是变压器制造行业潜心研究的重要课题。高损耗变压器的改造,主要是为了节能。由于配电变压器的负载率低,空载损耗占总损耗的70%。
以上,所以对其改造以降低空载损耗为主。对作为主变的电力变压器的改造,则以降低负载损耗为主。但是,在两种情况下,均要使其总损耗接近或达到低损耗的要求。改造方法分为保留铁心改造和更换铁心改造两大类。
二、提高变压器经济运行的措施
通过上述分析可以看出,可以提高变压器的运行效率,降耗节能,采取下述措施:
1、把好变压器的选择关。尽管变压器的效率很高,但由于容量和数量很大,总损耗还是很大,最多能占到线路总损耗的20%。所以,选用优质低损耗节能型变压器,进一步提高效率,是降损节能的重要举措。
2、同一变电站内两台主变技术参数尽可能一致,满足并列运行条件,防止两变之间环流出现。同一变电站内并列运行的两台主变其容量比一般不超过3:1,降低变压器额外损耗。
3、当型号和容量不同的变压器并列运行时,可根据变压器的不同运行方式下,引导有功损耗和负载分配情况事先做好关系曲线,不同负荷下该投入的台数,可通过查找曲线的方法获得。
4、合理选择导线截面,线路的能量损耗同电阻成正比,增大导线截面可以减少能量损耗。但当线路的导线截面增加时,线路的建设投资也增加,而且将增加有色金属消耗量,导线截面选择过小,在运行时将在电力网中造成过大的电压损耗和电能损耗,致使导线接头处温度过高,线路末端电压过低,并导致电动机难以起动等不正常运行状态。所以导线的截面的选择首先应考虑电压降,同时按经济电流密度来确定导线的截面。结合发热条件,机械强度等确定导线的规格。对电力网运行的经济性和技术上的合理性具有重要意义。
降低变压器的损耗,提高供配电系统效率,是目前世界各国关注的问题。在整个供电系统中,配电变压器所占比重最大,尤其在农村电网中几乎都是配电变压器,改进其性能,降低损耗指标,对电力系统节能,提高系统可靠性具有重要的意义。在现有的条件下,利用自身的运行环境,加强运行管理,可以大大降低线路损耗,提高经济效益。