配电变压器节能研究与探讨

配电变压器节能研究与探讨

盈文亮

浙江中能变压器有限公司，浙江 杭州 311600

摘要：随着国内经济社会水平的发展进步，社会各界对电能的需求量也越来越大，结合当今我国对电网绿色低碳及高质量发展的时代要求，又因变压器是输变电的基础设备，广泛用于工业、交通、农业、城市社区等领域，我国在网运行的变压器月1700万台，总容量约110亿千伏安，变压器约占输变电电力损耗的40%，因此对变压器器的高效节能也尤为重要并具有较大的节能潜力。本文就对配电变压器的节能措施进行了系统地剖析与探究，希望以此降低配电变压器的电能损耗。

关键词：配电变压器；节能；研究

电力系统是中国科学技术进步与国民经济发展的重要基础。电力系统作为国民经济发展的基础，在我国政府大力支持下，发展得十分迅速。由于配电变压器一直是主要的电网消耗装置，目前配电变压器消耗已占总消耗的40%左右，由此可见对配电变压器进行节能管理的重要性。每台配电变压器均面临着空载运行消耗、短路电压损失、额定负载消耗，而这些损失均将进一步增加供电经营成本和环境的污染，因此配电变压器节能改革势在必行。

一、配电变压器的发展与结构

（一）配电变压器的发展

配变压器系统，是交流输电、变电、配电系统中的重要装置。在一八三一年，英格兰物理家法拉第首先依据电磁感应现象，给出了使用互感的电压设计。一八五一年，列姆勒夫所提出的感应导线便是工业变压器的原型。在一八八五年，匈牙利物理学家开发出了全球首个工业变压器。同西欧国家比较，中国电力变压器科技的兴起相对较晚，一九七一年以后才进行自主生产，且在技术手段上滞后于欧美国家三十多年。当时，中国供电变压器大多仿自苏联。但近些年由于中国电力公司建设规模的增加，以及输电电压的增加，中国配电变压器设备能耗问题也日益突出。在我国经过数十年的发展，油浸式变压器从S7型发展至S22型，干式变压器从SCB9型发展至SCB18型，当前我国研发的新式节能配电变压器，其一级能效的产品空载能耗降比原有的10型产品低了40%右。

（二）变压器的基本结构

配电变压器的最基本部分构造为:铁心、绕组、绝缘隔离套、油箱及其它附件等。而其中最主要的构件则是:铁心和绕组。铁心直接关联着整个配电变压器特性，由磁导率较好的硅钢片所构成，而硅钢片材质一般有热轧和冷轧两类，但因为热轧硅钢片特性并不理想，因此现今基本上已极少采用。而绕组则是无氧铜电磁线（或铝材质）及引线绕制而成，一般型式有:层型与饼型两种，可分成:高压绕组和低温绕组。根据供电关系和划分:原绕组和副绕组，在变化原、副绕组之间的匝数时，可以变化原副绕组的电压及电流。

二、配电变压器的主要作用

配电变压器在中国电力系统正常运行的建设发展过程中使用得十分普遍,它的安装应用也能够有效地减少电力系统的能量消耗,但在各类变压器中,以低压配电变压器的使用较为普遍。配电变压器的终极目的是为了实现中国电力系统的更好稳定发展, 所以在配电变压器的使用上,首先在确保电力系统的平稳运转的前提下，逐步通过技术及工艺的创新来降低配电变压器的自身能耗，才能真正提高我国电力系统的运行质量。据不完全统计,当变压器在整个电力系统中正常工作运行时,所耗费的电力可超过全部电力系统发电量的百分之十左右,而这个现象并不仅存在于中国,在世界其他各国电力系统正常运行的历史发展中,怎样减少变压器的电力消耗都是一项不小的难题。低压配电变压器是目前应用最广泛的变压器之一，根据对电力系统的产能分析,低压配电变压器能够很简单的利用所有的电力系统,因为变压器在电力系统中的最主要功能,就是提供一种电能储存、供电容器的功能,为减少变压器在电力系统中运行时产生的核心成本,在我国随着国内企业的对配电变压器制造技术及制造工艺的不断创新，先后研发出高效节能硅钢平面配电变压器、高效节能硅钢立体配电变压器及三柱高效节能非晶变压器，不仅有效的绿色节能环保，同时噪音也降低了3dB至53dB.

三、配电变压器节能措施

经过前文中的剖析，不难看出做好配电变压器节能的意义与重要性，配电变压器节能是提高供配电网络系统社会效能、经济性、环保效果的必然趋势。以下将根据几点来剖析配电变压器的节电对策。

（一）加快原材料的技术创新和智能运维技术的创新

开展高牌号取向硅钢片、高压大 功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、超净交联聚乙烯(XLPE) 绝缘料、非晶态合金、新型合金绕组、环保型 绝缘油、绝缘纸(板)、硅橡胶等高效节能变压器用材料创新和技术升级。在制造工艺方面加强立体卷铁芯结构、绝缘件、低损耗导线、多阶梯 叠接缝等高效节能变压器结构设计与加工工艺技术创新。在变压器运行检测方面的创新，开展精细化无功补偿技术、宽幅无弧有载调压、智能分接开关、智能融 合终端、状态监测可视化等智慧运维和全生命周期管理技术创 新,提高变压器数字化、智能化、绿色化水平，最终以达到智能降耗的目的。

（二）优化配电变压器的选型

我国自2021年6月各电网的主流节能配电变压器，一般为13型及以上产品等，这系列的配电变压器通过持续的对铁芯材质及加工工艺的技术改进，其空载消耗已显著减少。电力工程中配电变压器的选择要注重优选，并综合考量供电经济参数，并按照变压器容量利用率来选型，以减少供电变压器在工作中的无功损失和有功消耗。尽管采用大容量变压器会增大一次性投入量，但同时也能够减少损失，从而节省了后期运营成本，所以在工程中应按照设计优化要求来选用型号。

（三）合理布局配电变压器

进行供电变压器选择工作后，首先要按照科学建筑设计的施工方法，科学合理确定配电变压器布设。在整体布置方案设计中要严格按照负载分配规律来测算，并实行分区确定法，以保证工程预估和计划的科学化和合理化。但由于在实际工作中负载可能会存在着许多不确定性，所以，在工程中要把这种不确定需求完全考量进来，以保证电力分配的安全与可靠度，并减少故障率，而科学合理配置也能有效增加电力的效率。

（四）选用低能耗结构与材料

众所周知，变压器的损耗与变压器内部的结构，以及用于制作绕组、线圈的材料有非常密切的关系，若是所选用的铜铁等材料纯度不佳，势必会引起无功功率损耗的增加，有功功率下降，有功功率损耗同样也上升，导致变压器转换传输效率降低。因此，可以选用优化之后的变压器结构形式，以及电磁感应密度较好的材料制作绕组线圈铁芯等部件，以降低变压器转换损耗、提高变压器运行效率。尤其是随着近代材料工程研究的兴起，很多新兴的材料得到了广泛研究与应用，能够极大的提高变压器的转换效率，降低运行损耗，从而达到变压器节能运行的目的。

（五）改进变压器运行方式

改进变压器运行方式，也就是指重新确定变压器的运行区段和优选工作区段。因为每一个变压器在出厂以前都会进行试验，得出具体的运行区和优选运行区段范围。在运行区和优选运行区段范围内工作，变压器的综合消耗都是最低的，转换效率是最高的，因此，有必要通过改进变压器的运行方式提高变压器的工作效率。目前，中国的变压器实质上都没有工作在最佳的运行区间，导致变压器转换效率普遍偏低，损耗偏高。

结束语：

综上所述，针对配电变压器的损耗现状，相关工作人员必须在充分了解变压器的基本结构的基础上，加快原材料的技术创新和智能运维技术的创新、优化配电变压器的选型、合理布局配电变压器、选用低能耗结构与材料、改进变压器运行方式等措施，来切实有效的达到降低配电变压器的电能损耗的目标。

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