10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造的方法与措施

10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造的方法与措施

李巨鸿

汇网电气有限公司 528131

摘要：随着我国现代经济的快速发展，电网系统建设日益完成，且被应用于各个领域中，充分发挥电网系统的应用价值。变压器是电网系统中的重要构成部分，很多地区、企业开展电网改造的主要内容就是调整大容量高耗能的电力变压器，进行技术改造，优化整体性能，提高运行效率，降低运行成本，节省能源资源。本文阐述了10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造技术，简要分析了10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造的方法，对10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造措施进行深入探究。

关键词：大容量；高能耗；电力变压器；保容改造

变压器是电力系统中的重要构成部分之一，其能够有效协调电力系统整体性能，实现电力系统的运行目标，完成电力的输、变、配环节。结合10kV级大容量高能耗电力变压器的结构及应用效果来说，其在电力系统中的变换级次较多，会产生大量的能源损耗；而中小型变压器虽然整体容量较小，但是数量较多，在短时期内，我国还不能够实现大范围推广使用低耗能变压器。基于此种情况，技术人员要充分发掘高耗能变压器的工作潜力，探寻其节能运行方式，有效降低运行过程中的能源损耗比例，以此提高电力系统运行的经济效益，促进行业发展。

一、10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造概述

（一）保容改造应用背景

能源是人们赖以生存的基本物质之一，现如今，我国正处于社会经济发展的重要阶段。随着社会经济的快速发展，人们的生活环境日益改善，生活水平逐渐提高，各个地区的城市化建设、工业化建设日益深入，对能源的需求量不断增加，能源供需矛盾日益显著。此时，“节能减排”、“低耗能生产”则成为人们需要重点关注的话题^[1]。

结合10kV级大容量高能耗电力变压器运行原理进行分析，按照变压器的技术水平可以将其分为四类，分别为：热轧硅钢片变压器、冷轧硅钢片变压器、低损耗节能变压器。随着时代的发展，变压器技术水平不断提高，技术参考标准愈发完善，传统的S7型变压器也被人们视之为高耗能变压器。要想调整高耗能变压器的整体性能，除了更换变压器类型之外，还可以进行保容改造，从而提高能源利用率。

在本区域中，有10kV级的大容量高能耗电力变压器，其电费支出与能源损耗产生的费用较大，且呈现出逐年增大的趋势。为了进一步提高经济效益，技术人员主要开展节能改造，对本区域内存在的SL、SJL、S7、SL7、SL1等型号的高耗能变压器进行保容改造，以此达到降耗目的。

技术人员利用计算机技术，优化设计大容量变压器结构，调整绕组参数，控制变压器的磁通密度与电流密度，促使电磁参数处于最佳匹配状态。在保容改造之后，10kV级大容量高能耗变压器的损耗能够呈现出明显的下降趋势。

（二）10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造问题分析

在10kV级的高耗能大容量电力变压器运行的过程中，一些内部结构会产生高温的情况，对变压器的整体运行产生影响，加大变压器能源消耗量，不利于变压器的节能运行，其具体可以分为以下三点情况：

开关接触问题。在变压器中，开关的接触点缺乏压力，或者开关接触面的表面存在杂质、开关接触面较小、开关接触位置与分接开关无法对应、分开关存在多点接触环与接触面不同时接触等情况均为接触不良。若开关接触不良，则会加大接触电阻，提高能源消耗量；此时若在运行的过程中，判断出开关接触不良引发高温问题，则要控制变压器，促使其退出运行状态，还要监测三相分接头，判断其直流电阻情况。在一些特殊领域的电力系统运行过程中，技术人员要重点关注轻瓦斯，进行样品检测，排除外部影响因素^[2]。

绕线匝间短路问题。匝间短路主要就是指在变压器结构中，几个相邻的线匝出现绝缘体损坏的情况，从而造成闭合区域的短路回路，且绕线组的匝数相应减少。若发生短路回路，则会产生高温情况，影响变压器的整体运行，加大损耗，导致变压器损坏。

铁芯硅钢片之间的短路回路问题。在变压器结构中，铁芯是由各个具有绝缘功能的硅钢片叠加构成的，在变压器的长时间运行过程中，硅钢片的绝缘部件逐渐老化，或者发生外力损害，导致硅钢片之间的漆膜绝缘受到损坏，导致涡流增大，提高局部区域的温度，影响了变压器的运行，促使铁芯起火^[3]。

保容改造是变压器节能改造体系中的重要技术措施，在改造之后，10kV级大容量高能耗电力变压器要能够满足国家相关技术标准与规定，比如：空载损耗降低至原有损耗的45％～55％，要满足JBl300-73标准I数据；要能够达到S7或SL7低型号的低损耗变压器数据参数。此外，技术人员要保证改造后的变压器空载电流损耗降低70%，空载短路损耗情况能够符合国家相关标准；要控制阻抗压降在3～1OkV，30～1600kVA之间。

二、10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造的方法

（一）明确保容改造可行性

要想开展高耗能大容量的变压器保容改造工作，就要明确保容改造的可行性，确保其能够提高变压器运行效率，降低能源消耗。在变压器的运行过程中，变动损耗与空载损耗是主要的能源损耗途径（如表一），其中空载损耗又可以称为“铁损耗”，主要是指在变压器的二次绕组开路与一次绕组定额频率正弦波形存在固定电压时，所有消耗的有功功率不会发生较大的变化，而变动损耗则又称为“铜损耗”，主要是指发动机中的基本铜固件与附加铜部件产生的损耗^[4]。基于此，技术人员要结合损耗产生情况，考虑变压器在发生损耗的过程中产生的经济问题，控制经济区间，提高变压器的运行效率，以此实现节能降耗目标。

表一 包容改造后变压器损耗情况变化

（二）把控变压器效益方程

要想开展高耗能大容量的变压器保容改造工作，技术人员要把握电力变压器的效益方程。在10kV级的高能耗大容量变压器正常符合情况下，要保证变压器在长期运行过程中的经济效益最大化，以此明确变压器的经济容量。一般情况下，设定变压器的效益为“ΔF”，提出方程式为：“ΔF=F[Sn（变压器的负荷），S，τ（变压器最大功率损耗时期），D（有功损耗折算系数），λ（损耗的电价），Cz（总投资折算下的年费用），Cw（维护的费用）]”^[5]。

（三）明确最佳容量区间

要想开展高耗能大容量的变压器保容改造工作，技术人员还要明确电力变压器的最佳容量区间，做好保容改造的准备工作。在保容改造的过程中，技术人员除了要考虑变压器的容量之外，还要考虑外部影响因素，比如：经济因素，确保长期运行下的经济效益最大化。结合变压器经济容量与负荷之间的关系，技术人员还能要分别利用功率因数、时间进行跳着送给你，选择合适的变压器配件，减少高温反应，降低损耗。一般情况下，在电力变压器投入使用10年以后，技术人员需要更换变压器，且控制变压器的维修护理费用为总费用的1.5%，控制变压器的年均运行时间为8600h，控制变压器的平均电价为0.49 元/kWh左右。

三、10kV级大容量高能耗电力变压器保容改造措施

结合变压器型号，调整改造方法

在电力变压器的保容改造过程中，技术人员要结合具体的变压器型号，调整改造方法，优化改造效果。若变压器的型号为SL、SJL、SL1，则技术人员可以调整变压器中的高低压线圈，将原本的铝线改变为铜线，选择合适的电力密度，以此实现降低损耗的目的；技术人员就可以利用铁芯，根据硅钢片的测试数据，优化设计铁芯结构，控制磁通密度，降低空载损耗情况；技术人员可以将变压器油进行回收利用，根据再生技术，实现变压器油的循环再利用，从而降低运行成本，提高经济效益。若变压器型号为SJ、S&、SL7的变压器，则技术人员可以控制铁芯的窗口尺寸不变，从而保证容量；还可以将铝线调整为铜线，控制绕组系数，采用S9型结构的绕组结构

^[6]。

关注改造细节，优化变压器节能性能

在电力变压器的保容改造过程中，技术人员要关注变压器的保容改造细节，从而优化变压器在运行过程中的节能性能。技术人员可以在变压器结构中的高压绕组端部适当进行调整，比如：设置正角环，形成饼式绕组结构，拉长高压绕组结构的对地距离。通过这种方式，能够有效提高变压器的运行效率，还可以选择上成型构建，以此提升改造效果。

引进先进技术，强化保容改造效果

在电力变压器的保容改造过程中，技术人员可以结合实际情况，适当引进先进技术，比如：半油道层式绕组。技术人员结合电力变压器的结构，将传统的结构部分取消，取缔层间油道铁芯窗口结构，设置绝缘板，促使高压绕组呈现椭圆形，有效提升节能效果。

结语：

综上所述，现代社会背景下，要想充分落实“节能减排”、“可持续发展”等理念，就要认识到10kV级大容量高能耗电力变压器的能源消耗量过大的问题，结合其工作原理与基本特征，开展保容改造工作。在实际改造的过程中，技术人员要明确保容改造可行性，结合变压器效益，控制最佳容量区间。此外，技术人员还要根据变压器的实际型号，适当调整改造细节；要优化变压器性能，将“节能降耗”作为主要改造目标；还要引进先进技术，以此提升改造效果，提高电力系统运行的经济效益。

参考文献：

[1]赵祥光,李春霞,卢金铎,辛勇.电力变压器标准体系概况[J].河南科技,2019(26):120-122.

[2]刘兵.电力变压器电气高压试验技术分析[J].通信电源技术,2019,36(06):249-250.

[3]王增炫.电力变压器维修及改造优化方案[J].装备维修技术,2019(02):105-106.

[4]王剑.电力电子变压器及其在电力系统中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2019(15):6.

[5]刘春磊,刘紫茜.配电网节能降损优化研究综述[J].中国战略新兴产业,2018(28):13.

[6]杨青书,李贵璞,单中健,董樑.配电网综合节能改造及电能质量提升[J].农村电气化,2018(05):14-15.

[7]刘惠姣,王亚青,张国兴,郭亚宁.基于节能降耗的配电设备改造分析与应用[J].中国资源综合利用,2018,36(02):96-102.

[8]林熙澎.电力配网改造的技术分析[J].山东工业技术,2017(15):130.