配电变压器负载率对损耗的影响

配电变压器负载率对损耗的影响

李伟

（国网河北省电力有限公司石家庄市藁城区供电分公司石家庄052160）

摘要：近年来，随着经济的发展，我国配电工程建设越来越多。作为配电系统中十分关键的电器装置之一，配电变压器能够将交流电压以及传输电能通过电磁感应定律进行变换，以满足当前电网工作的运作要求。然而，配电变压器的使用寿命是受到使用环境所影响，过分的损耗将导致电力生产成本的剧增，如何正确使用配电变压器，降低损耗率已经成为当前电网建设的工作重点，对我国能源消耗的有效控制具有重大意义。

关键词：配电变压器；负载率；损耗；影响

配电变压器的电能损耗是中压配电网线损的重要组成部分，保持配电变压器的经济运行对于电网节能降损具有重要意义。近年来，由于部分地区用电负荷的快速增长，使得配电变压器时常出现重载情况，不少人认为变压器重载会造成电能损耗增加，增大线损率，希望能够尽快更换大容量的变压器。因此，有必要对配电变压器的损耗进行分析。

1配电变压器降损的重要价值

变电站是由多个电器设备所组成，其中以变压器使用频率最高，数量最多，容量最大，特别是在农村配电网络条件下，配电变压器的平均负载率不高，导致变压器损耗剧增。经相关统计研究数据表明，配电系统中的损耗主要来自配电变压器，基本占据了整个配电系统总损耗的一半以上。为实现配电变压器降损，必须从配电变压器的负载率入手，通过提升配电变压器的平均负载率，能够降低变压器降损控制的投资成本，简化降损操作，提升降损成效，是目前电力企业降低变压器损耗所采取的常用手段。

2损耗率与负载率的关系

我们可以计算双绕组变压器负载率与有功功率损耗率及年电量损耗率的关系。分别对当前10kV配电网中最常用的普通S13型和非晶合金SH15型变压器进行分析。结合变压器物资品类的实际情况，变压器容量采用最常用的50kVA、100kVA、200kVA、400kVA等四种规格。功率因数cosφ取0.9，最大负荷利用小时数Tmax取2500h。有功功率损耗率与变压器负载率的关系见图1、图2。同一型号变压器，随着负载率的增大，有功功率损耗率呈现先下降后升高的趋势。当S13型变压器负载率在30%左右时（SH15型变压器负载率在20%左右时），有功功率损耗率最低。如果一年中负荷大小保持不变，负荷曲线为一条直线，则此负载率时的年电量损耗率也最低。

图1S13型10kV配变有功功率损耗率

图2SH15型10kV配变有功功率损耗率

3关于配电变压器的有效降损措施

3.1根据不同配电网用电环境确定配电变压器型号、材质以及容量

目前供电企业中常用的配电变压器型号主要有SCB9、SCB8系列以及SH-M非晶合金铁心变压器，SCB9相比SCB8在空载损耗控制方面有一定提升，损耗率是国家标准要求的一半，且噪声控制方面性能也十分突出，在大部分高层建筑中也主要配用具有高节能特征的SCB9变压器，其制作工艺采用了F级的环氧树脂材料和内部绝缘器件材料，能够让变压器在155℃下的环境下成功运行。而SH-M非晶合金铁心变压器是目前空载损耗控制最好的变压器，生产成本较高，覆盖率较低，但从长远上看，其投入产出效益更为突出。根据配电网用电情况灵活地增加或尖山变压器数量和总容量能够有效提升变压器在配电网络中的运行效率，从而达到降损的目的。在城市住宅配电网络中，变压器的电负荷有季节性以及时段性变化特点，天气极端的冬夏季节，家庭使用空调频率增加导致负荷量加剧；在工作上班时间中家庭用电率较低，变压器用电负荷骤减，可以尝试通过多台小容量配电变压器母联分段运行实现节能目的。

3.2优化配电变压器在电力系统中的运行条件

高功率因数能够为配电变压器的工作提供较为理想运行条件，当功率因数过低时，经过配电变压器的无功电流占经过电流的主要部分，直接是的有功电流的变压器中的流过比例，导致配电变压器在运行过程中的效率降低，负载能力受损。为解决这一问题，一般在配电变压器的二次回路一侧并联电容器，补偿对配电变压器的无功电流，或者是直接就地补偿，让电力系统中正在运行设备的功率因数上升，加大配电变压器的有效做功。此外，通过配电网络的自动化运行操作，基于远程终端控制的馈线自动化系统（RTU），对配电网的潮流分布情况进行实时实地的监控，并对其进行合理的优化设置，从而达到提高配电网系统整体的电能供应质量和降低变压器损耗的目标。

3.3创建有利于配电变压器运行的环境

配电变压器的运行环境包温度、湿度以及通风条件等。当配电变压器处于温度较高的运行环境中将难以实现高效率的运行，如果环境通风不足，湿度较大也会引起配电变压器内部结构元件中的老化，直接影响变压器的正常使用寿命。因此，在实际运行过程中应始终保持配电变压器所处环境的干燥和通风，避免变压器组件受潮，及时更换老换组件，避免超负荷运行。

结语

从变压器电能损耗率最低的角度出发，S13型配电变压器最大负载率在80%左右时运行最经济，SH15型配电变压器最大负载率在60%左右时运行最经济。从整体投资的经济性最优的角度出发，应充分发挥配电变压器的最大供电能力，使配电变压器重载运行（负载率80%~100%），在变压器即将满载时再进行增容，这样既节省投资，同时电能损耗也相对较低，经济性最优。但是，变压器重载运行所面临的主要问题是重载运行对负荷发展的适应性不足，如果负荷发展过快，变压器将很快面临过载的风险，因此应做好负荷的监控和预测工作，把握好增容时机，及时消除过载风险。需要说明的是，当变压器面临过载问题时，是否对变压器进行增容需要考虑多方面的因素。如果低压供电半径过长，电压质量不高，应优先采用增加配电变压器布点，缩短低压供电半径的方式。在低压供电半径合理，低压电压质量合格，同时新增布点困难的情况下，再考虑更换大容量变压器。

参考文献

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