变压器的节能措施分析

变压器的节能措施分析

翟昱东 1 薛璐 2

1 身份证号码： 37030419920222**** ； 2 身份证号码 ： 37030319920304****

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国各个行业的不断发在，当前，企业电能管理人员不仅要给生产提供安全可靠的优质供电服务，还要在用电方面最大程度节能增效、挖掘潜力。降低变压器自身损耗是最有效的节能途径之一，但是当下变压器常出现空载、欠载或过载，致使运行远离经济负载区，导致耗能增加。

关键词：变压器；节能措施

引言

变压器是工、矿企业主要的电气设备之一，它不仅作为电能输送的主要设备，也是消耗电能的设备，其消耗电能主要有铁芯损耗和负载损耗两方面。将变压器控制在最佳经济运行状态下可以降低变压器电能损耗、降低线路网损。

1变压器损耗与经济负载率

空载损耗主要是铁芯损耗，又称“铁损”，变压器空载损耗一般约占变压器总损耗的20%～30%，空载损耗不随负载变化而变化，因此对长期连续运行而负载较轻的中小变压器，空载损耗耗电就尤为突出。变压器负载损耗主要是负载电流通过绕组时的损耗，又称“铜损”，其值与负载电流的二次方成正比，它还受变压器温度的影响，是变压器主要损耗。经济负载率。变压器经济负载率是指当变压器运行在某一负载损耗数值与空载损耗值相等时，变压器的损失率达到最低，这种状况被称为经济负载率。但固定变压器运行时，可以通过调负载来降低损失率。一般变压器的P0/Pk＝1/4～1/3,故最低损失率大体发生在经济负载率为50%～60%左右。考虑无功率经济当量影响，一般情况环氧树脂浇注干式电力变压器最佳负载率会出现在50%～80%之间。

2变压器的节能措施

2.1变压器抗短路能力计算方法

分析变压器绕组漏磁场时，考虑短路电流的非正弦变化，采用有限元方法计算了变压器短路情况下二维瞬态轴对称场，得出绕组线饼电磁场分布。在短路力方面，根据洛仑兹力公式计算绕组线饼的辐向力和轴向力；在短路的过程中，绕组的短路电流和漏磁场形成耦合场，因此，短路力实际上是瞬态变化的动态力。动态力计算考虑了多种因素，包括部件的材料特性、惯性力、弹力和摩擦力等，并且还计算了轴向短路力作用下的线饼位移。在短路强度计算方面，绕组辐向失稳考虑了结构形式、圆周支撑数、轴向振动频率和制造工艺等因素，绕组轴向强度考虑了导线弹性模量、形状、硬度、扭曲、预紧力、垫块残余变形、安匝分布等因素。

2.2变压器经济运行

经济运行的变压器能使整个电力系统的有功损耗最小，从而降低电能损耗和线损，是获得经济效益的设备运行方式。因此，变压器的经济运行对降低能源浪费有极其重要的作用。要判断变压器是否经济运行，首先要计算变压器经济负载系数，然后对经济运行区进行划分，判断变压器是否在经济运行区间负载运行。计算得到经济负载系数之后即可对经济运行区进行划分，分为高效运行区、经济运行区、合理运行区和不合理运行区。在高效运行区运行的配电变压器节能效果最好。在经济运行区运行的配电变压器容量利用效果好。在合理运行区运行的配电变压器处于重载高损耗状态，或趋于轻载高损率状态。在不合理运行区运行的配电变压器处于过载高损耗状态，或处于轻载的极度高损耗率状态。

2.3变压器运行方式及容量选取合理化

根据当下最新的负载率公式来看，单台变压器在运行过程中，应该适当的提高功率因数，合理使用谷段电能，不仅要降低负载损耗，同时还要控制损耗小时数。为了能够达到此目标，可以尝试将信息技术融入管理工作之中，对变压器进行远程操控与监视，在特定的情况下进行调试控制，这样既可以控制变压器整体工作状态，还可以进一步降低变压器的能源损耗。合理选择变压器容量，让负荷率宜在75%～85%，且应计及负荷计算的误差。合理选择变压器台数，变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择，当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：（1）有大量一级或二级负荷；（2）季节性负荷变化较大；（3）集中负荷较大。对昼夜或季节性波动较大的负荷，供电变压器技术经济比较，可采用容量不一致的变压器。单台单相负荷很大时，宜设单相变压器。冲击性负荷（试验设备、电焊机及大型电焊设备等）较大，严重影响电能质量时，可设专用变压器。多台变压器有并列运行可能时，适当设置低压联络线，以便切除轻载运行变压器，节约电能。

2.4节能型变压器设备的合理选择

在智能建筑物的电气系统设计中，要根据实际情况，对变压器的型号进行合理选择，以确保整个电气系统的平稳运行。在此基础上要尽量多地选择一些节能环保效果较好的变压器设备。根据我国目前的法律法规和标准规范规定，S13及以上的智能变压器设备系列为节能型系列，其电气能效强度等级和电气能效强度限值等各项指标、参数、性能均能达到国家节能技术要求。在各类型节能环保变压器生产设备中，超导节能变压器以及各种非晶态等合金型号的设备是目前节能环保效果较理想的节能变压器设备。非晶体的合金材料，是指高温钢水在极短距离内的急剧溶解降温后，其金属分子之间结构在固化剂的影响作用下迅速溶解后形成的无序电子排列，最后产生一个非晶体的的合金材料，该材料因为整体构造独特，其软磁性的特点尤为明显，使用这种材料进行加工制造的设备，能够有效率地减少整体电能的直接损耗。与其他传统合金变压器相比，非晶硅铝合金变压器的最大空载功率损耗一般能降低60%~80%左右，节能利用效果十分明显。但由于非晶硅铝合金材料设备的生产成本相对较高，因此在实际工程设计中必须充分考虑其产品价格因素和使用经济性。专业设计技术人员应综合考虑分析其在全产品寿命使用周期的生产购置设备成本、运行维护成本以及设备节能利用效果等因素，并结合我国智能建筑工程的具体情况特点来合理选择相应的变压器设备，以实现节能减耗设计的目的。

2.5设置无功补偿设备

一般可采用并联无功补偿驱动方法，来提高线路功率损失因数，从而改善前端变压器的节能利用效益。目前较为普遍的无功补偿驱动方法，主要包括就地式的补偿、集中式的补偿和分散式的补偿等方法。而在线路工程设计实际中，针对与前端变压器母线的距离较近而且较集中部分需要对其实施的大容量无功电能补偿，通常也可直接采用在线路前端连接变电站的一个低压甚至是高压终端母线上，直接设置无功补偿驱动设备的方法来对其实施集中式的补偿。由于前端变电所母线数量相差很大，而且分散部分的高压供电输送负荷，则通常也可直接通过在低压终端母线设置无功补偿驱动装置的方法来对其进行分散式的补偿。而对于对无功补偿方法比较稳定且用电容变量差很多的低压供电输送负荷，则一般也可通过直接并联无功补偿驱动设备的方法来对其进行就地集中补偿，以实现提高节能的使用效益。

结语

为了能够进一步深化节能增效的发展目标，要在供用电管理上多统计、多总结，技术上多创新、多试验，将有效的节能措施固化并推广，不遗余力在降低变压器的电能损耗问题上下功夫，在挖潜变压器节能环节上见真招。供用电管理人员必须养成节能意识，重视节能方法，潜移默化中实现安全可靠优质节能供用电。

参考文献

[1]刘莹.10kV以下配电变压器及线路降损的节能运行分析[J].科技创新与应用,2015(28): 218.

[2]冯耀霏.供电线路与配电变压器的经济运行[J].集成电路应用,2020,37(07):138-139.

[3]陈治廷,周浩然,邱静雯,潘雅佳,李沛霖.智能调容变压器在低压配电网工程中的控制策略应用研究[J].电工技术,2020(14):59-60+62.

[4]张媛.大型电力变压器设计中的节能技术应用[J].集成电路应用,2021,38(01):152-153.