變壓器作為輸配電系統(tǒng)的廣泛應用的電壓交換設備，節(jié)能潛力巨大，本文通過分析變壓器的有功功率和無功功率損耗類型及產(chǎn)生原因，結合實際負荷情況及現(xiàn)場情況，選擇合理的變壓器型號、容量及運行方式，針對其空載損耗和負載損耗分別提出了降損節(jié)能的具體措施，提出了綜合節(jié)能降耗方法，減少變壓器的有功及無功功率損耗，實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗及穩(wěn)定運行提出了建議。

　　變壓器是輸電和配電的主要電設備之一，作為電壓變換的主要設備發(fā)揮的關鍵性的作用，特別是在電力被廣泛應用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，變壓器的用途極為廣泛，其作用也是顯而易見的。在節(jié)能減排，倡導厲行節(jié)約的新形勢下，研究和探討變壓器在變換電壓及傳遞功率的過程中經(jīng)濟運行狀況，有著特別的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。這是因為變壓器效率雖然很高，但因為在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中應用的數(shù)量多，變壓器的容量大，且都是長年累月的從不間斷的運行，其自身產(chǎn)生的有功功率損耗和無功功率損耗，其總損耗量合計在一起是一個不容忽視的數(shù)字。我們知道，變壓器的有功功率和無功功率損耗與變壓器的技術特性有著密切的關系，變壓器的技術特性的一些指標直接關系到變壓器的有功功率和無功功率損耗總量，同時又隨著負載的變化而產(chǎn)生非線性的變化，變壓器的這種損耗占電網(wǎng)中的線損總量的部分比例，尤其在變壓器輕負荷運行時這種損耗更大。據(jù)統(tǒng)計，變壓器的損耗在中低壓電網(wǎng)線損中約占20%～30%；據(jù)初步估算，我國變壓器每年的總損耗約占電力系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，如果采取有效措施，調(diào)整和優(yōu)化配置變壓器，把這種變壓器的損耗每降低1%，僅變壓器節(jié)能節(jié)電就可節(jié)約上百億度，因此，研究和探討變壓器的運行狀況，對于電力能源的節(jié)約有著特別重大的意義。在此，筆者運用變壓器的經(jīng)濟運行原理，分析推論變壓器的相關技術參數(shù)，通過調(diào)整變壓器的經(jīng)濟運行模式，合理地選擇運行方式，依據(jù)相關理論和參數(shù)進行科學核算，優(yōu)化配置，力爭減少不必要的損耗和浪費，努力提高變壓器的配置方案與運行方式。

　　1 變壓器的有功功率和無功功率損耗

　　根據(jù)變壓器的工作原理，我們知道，變壓器在運行工作時，本身會產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器是有導線和鐵芯組成的，在運行時導線產(chǎn)生熱、鐵芯導磁時產(chǎn)生渦流放出熱量，以熱能形式放出的都稱為有功損耗，磁滯的意思就是有剩磁沒有全部轉化成副線圈的電而產(chǎn)生的熱量損耗。變壓器工作時，由于鐵芯的渦流、導線的電阻產(chǎn)生的發(fā)熱性損耗就是有功損耗。由于電壓與電流不同相位產(chǎn)生的功率損耗稱為無功損耗。有功損耗會導致電能流失，無功損耗會導致變壓器效率降低。變壓器的有功損耗分為：有功不變損耗（鐵損）和有功可變損耗（銅損）。變壓器的無功損耗也是分為：無功不變損耗和無功可變損耗二部分。有功損耗大約等于額定銅損與視在電流（負荷電流）和額定電流的平方比的乘積。即：有功可變損耗=額定銅損×（負荷電流/額定電流）的平方。無功可變損耗大約等于額定短路電壓百分數(shù)與額定容量和（負荷電流）與額定電流的平方比的乘積。即：無功可變損耗=額定短路電壓百分數(shù)×額定容量×（負荷電流/額定電流）的平方。

　　變壓器在運行中的功率總損耗等于變壓器有功功率損耗加上因其消耗的無功功率使電網(wǎng)增加的有功功率損耗的總和。所以，我們在配置電力系統(tǒng)變壓器時，要綜合考慮變壓器的最佳節(jié)電方案，既要考慮降低有功損耗，又要考慮降低無功損耗，實現(xiàn)電力配置的綜合最佳效益。

　　一般的說，變壓器綜合功率損耗PZ計算式為：

　　空載損耗P0z是只與變壓器鐵芯相關的常量有關，它不隨變壓器負載的變化而變化。而負載損耗PKZ則為變壓器繞組中的銅線圈電流損耗，與負載率平方成正比或者說與負載電流的四次方成正比，負載電流越大，有功損耗也越大，空載時的有功損耗最小；負載電流越大，有功損耗與無功損耗也越大。所以說，變壓器的功率損耗主要與負荷變化影響的銅耗有直接的關系。

　　2 采取有效措施降低變壓器損耗

　　2.1 減少變壓器空載損耗

　　2.1.1 選擇節(jié)能型配電變壓器

　　在大力提倡節(jié)能減排，創(chuàng)建節(jié)約型社會的新形勢下，選擇節(jié)能型配電變壓器是減少變壓器空載損耗的有效措施之一。應選擇節(jié)能型S11系列和非晶體合金配電變壓器，徹底淘汰64、73及S7系列等功耗高的變壓器。隨著新材料和新產(chǎn)品的不斷研發(fā)，節(jié)能型變壓器鐵芯的硅鋼片、鐵芯的制造技術實現(xiàn)了突破性的改進，有效降低了變壓器空載功率的損耗。如變壓器的鐵芯材料現(xiàn)在普遍使用的非晶態(tài)磁性材料2605S2等節(jié)能材料，使得非晶合金鐵芯變壓器的鐵損僅為普通硅鋼變壓器的20%，大大降低了變壓器的空載損耗。

　　2.1.2 合理選擇變壓器容量

　　合理配置選擇變壓器的容量，不僅有效降低“大馬拉小車”的狀況帶來的空載高損耗，也避免“小馬拉大車”致使變壓器超載、重載從而影響變壓器負載損耗增加的現(xiàn)象，同時“小馬拉大車”也為配電線路的安全性帶來隱患。因此，要根據(jù)用電系統(tǒng)最大負荷量來選配合適容量的變壓器，使得變壓器容量配置既合理高效正常運轉而又減低功率損耗。也可以根據(jù)用電系統(tǒng)線路負荷的實際運行情況，合理選擇兩臺小容量變壓器，如在用電高峰時全部投運，而在負荷較低時配置“開一備一”模式。

　　2.2 減少變壓器負載損耗

　　2.2.1 提高變壓器負載率

　　衡量變壓器是否節(jié)能，一般來說，要看變壓器利用率，變壓器利用率50%-70%的，我們稱之為最佳負荷率，用βm表示。我們?nèi)绻凑者@個標準來計算變壓器容量，勢必會客觀的虛算了變壓器的容量，還會造成購置變壓器的資金浪費。這就要求我們另外引入變壓器的年有功電能損耗率最小時的節(jié)能負荷率βj來計算變壓器容量，并利用βj=（PoZTb/PKZτ）1/2=（Tb/τ）1/2* βm來分析計算變壓器的容量選擇。 　　Tb表示變壓器年投運時間，一般選擇7500 h；

　　τ表示年最大負荷損耗時間，可由年最大負荷利用時數(shù)Tm查Tm-τ關系曲線來確定。一般要根據(jù)負荷的性質(zhì)2300 h-4500 h之間來定。因此，通過計算得出βj=（1.3-1.8）βm。

　　但是，對于高層建筑中二班制運行特點的配電變壓器，按βj的正常計算出的容量還是偏大，同樣還是加重了用戶的購置設備投資。在這種情形下，為了既給用戶節(jié)省購置設備投資，又能把電功損耗降低到最低。我們可以選擇經(jīng)濟負荷率βjj=（1～1.3）βj。

　　鑒于以上的分析和測算，我們在選擇變壓器容量時，不妨按變壓器的負載率為75%～85%來測算。這樣，既為用電客戶節(jié)省設備購置費等開支，又適當?shù)氖棺儔浩髁粲幸欢ǖ呢摵深A留容量。

　　2.2.2 優(yōu)化配置變壓器的運行模式

　　2臺符合并聯(lián)運行條件的變壓器1#和2#，當1臺和2臺變壓器運行的有效功率損耗相等時，其總負荷稱經(jīng)濟并聯(lián)負荷Sj，相應的負荷系數(shù)稱臨界負荷系數(shù)βj，Sj和βj的確定如下：

　　實際負荷S>Sj時，并聯(lián)運行是經(jīng)濟運行；S

　　2.2.3 提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)

　　提高變壓器功率因數(shù)而降低有功功率損耗（%）一般按下公式計算：

　　當功率因數(shù)降分別從0.60～0.90提高到0.95時，降低有功功率損耗見下表。

　　因此，應在配電網(wǎng)中裝設無功補償設備，監(jiān)視系統(tǒng)的無功潮流，減少無功電能輸送，盡量使無功就地平衡，確保設備可投運率達95%及以上，減少供電線路中的有功功率和電能損耗，并降低線路中的電壓損失與電壓波動，以達到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的。

　　2.2.4 優(yōu)化配電網(wǎng)布局

　　優(yōu)化網(wǎng)絡結構是優(yōu)化配電網(wǎng)布局的主要措施。優(yōu)化網(wǎng)絡結構首先要從降損節(jié)能的目標來實施，要合理控制供電半徑和最長電氣距離，供電半徑的選擇，主要是按電壓降的指標來定。在配電網(wǎng)布局規(guī)劃設計時，要克服短期行為的認識，從長計議，預先考慮遠期負荷增長的需要，如新增用電負荷的可能。一般情況下，使變壓器靠近負荷中心，線路由電源向周圍輻射，縮短供電半徑：10 kV線路供電半徑≤15 km；低壓線路供電半徑≤0.5 km。同時盡量保證三相變壓器負荷平衡，減少負序電壓損耗。同時，要充分考慮配電主干線路的電能損耗問題，把降低配電主干線路的電能損耗降低到最低值，在現(xiàn)有的條件和可能的情況下，增大導線截面，提前分流，轉移負荷等方法，以減少配電主干線路的電壓降，從而提高配電網(wǎng)末端的電壓質(zhì)量。

　　采取新型節(jié)能型變壓器也是優(yōu)化配電網(wǎng)布局的主要措施之一。為提高供電可靠性，實現(xiàn)節(jié)能降耗的經(jīng)濟運行模式，建議選擇節(jié)能型變壓器。節(jié)能型變壓器種類很多，如有疊鐵心、卷鐵心和非晶合金鐵心等幾種類型。卷鐵心配電變壓器其優(yōu)點降低變壓器空載損耗約10%-25%，依變壓器容量而變，有效降低空載電流，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。近年來在我國逐漸推廣，特別是在國家電網(wǎng)二期農(nóng)網(wǎng)改造中使用極為普遍。單相配電變壓器（D10型）變壓器便于安裝并靠近負荷中心，與同容量三相變壓器相比，空載損耗和負載損耗都小，應用極為廣泛。非晶合金配電變壓器和干式配電變壓器等各有各的優(yōu)點和不足。變壓器的選用要考慮的因素很多，要根據(jù)用電負荷、用電場地等客觀條件科學選配安裝。要堅持因地制宜，好中選優(yōu)，量力而行的原則。尤其是要抓住農(nóng)網(wǎng)建設與改造的契機，堅持科學規(guī)劃、合理淘汰高耗能變壓器，不斷提高用電質(zhì)量。

　　3 結束語

　　綜上所述，開展變壓器經(jīng)濟運行范圍廣，節(jié)電方式很多，對于變壓器的經(jīng)濟運行模式，要因地制宜，結合實際負荷情況及現(xiàn)場情況，充分利用現(xiàn)有的設備條件，要對現(xiàn)有的變壓器技術參數(shù)進行嚴密的計算分析，選取最佳技術參數(shù)的變壓器，選擇合理的變壓器型號、容量及運行方式，運用綜合節(jié)能降耗方法，減少變壓器的有功及無功功率損耗，實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗及穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟運行。

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