试论变压器的节电方法

试论变压器的节电方法

黄为经

平果市节能监察大队 广西 平果 531499

摘要：作为电力生产和配电过程中的主要电气设备，在进行改变电压以及电能传输的过程中，由于不同变压器有不同的参数并且不同运行环境下的变压器负载的改变，都会产生有功和无功损耗。现阶段经常使用变压器的经济运行来使变配电设备得到充分利用，省电和提高其功率因数。其中，变压器经济运行就是通过采用最好的运行方式以及调整负载的办法使得在运行过程中降低变压器的损耗，提升其工作效率。

关键词：变压器；节电；经济运行

1变压器损耗的原因以及分析

1.1有功损耗

无论变压器工作在负载状态还是空载状态，其中的铁和铜都会有一定的损耗。其中，造成铁的损耗的原因是涡流损耗以及磁滞损耗，它主要与电阻铁芯的材料有关；而铜的损耗主要来源是电阻在有电流通过时发热导致的，主要概括为直流和交流损耗。

在空载电流通过的情况下,因为制造工艺与制造材料的不同会导致初级线圈电阻的不同,不同的电阻在电流通过是产生的热损耗也是不同。交流电流流经变压器时,使内部电子进行不规则运动产生热量,导致了电能的消耗会影响电力的传输效率,这种情况下产生的损耗我们称之为磁滞损耗。

在变压器进行工作的时候,电流顺着变压器内部线圈进行流动,呈旋涡状。这种涡流状的电流在变压器内流动时,因为电阻的原因导致铁芯的发热产生电能的损耗,产生的这种损耗我们称之为涡流损耗。

电流在流经变压器线圈时,由于电阻的原因,导致电能的损耗,这种情况就是铜损。损耗电能的量与途经线圈的负载电流强度呈正比。特殊情况下,由于短路导致的电力损耗也可认为是铜损,但是由于变压器短路情况下,其中一侧的短路电压非常小,因此这部分的能量损耗可以忽略不计。

1.2无功损耗

在电流经过变压器时,部分能量需要用来建立稳固的变压器的磁路,这种无功损耗与电流强度没有直接关系,损耗为定量。因此,这部分的无功损耗主要是依据变压器内的线圈大小以及所需要建立稳定磁路消耗的能量有关,变压器越大所产生的无功损耗就越大。

2变压器的节电方法

2.1合理选择变压器

2.1.1 合理选择变压器类型

在进行变压器的选择时，除了要以节能为首要目的外，还一定要考虑到变压器的使用环境。比如，如果在平常的环境中使用，就可以节能为首要目的来选择低损耗油浸式节能变压器；当使用在灰尘多、环境潮或者要求极高的防火性时，就可以使用环氧树脂浇注干式变压器；当使用在有化学腐蚀性气体、蒸汽或粉尘、导电纤维和可燃物的场所时，可以使用封闭式变压器；当使用在对电压偏差要求小、稳定性高的地方时，可以使用压变压器作为负载。但无论选取何种类型的变压器，这些变压器都不应是高损耗的。

2.1.2 合理选择变压器台数

因为每多一个变压器就带来一定的损耗，所以在实际应用时，必须要以实际的负荷性质和特点为基础来确定所使用的变压器台数。比如，在进行一、二类负荷供电时，为保证不断电就要使用两台变压器；当使用在季节性负荷供电或者昼夜变化大的情况时，也要采用两台，但要根据不同情况选择使用一台或者两台同时使用；而对于一般日常使用，一台变电器即可。

2.1.3 合理选择变压器容量

在对变压器的容量进行选择时，要在以计算负荷的大小为决定性依据前提下充分考虑变压器的负载率。

2.2 变压器经济运行

变压器的经济运行是指在最低的损耗下使其工作效率达到最好。而想要做到经济运行，就应对负荷有清楚的了解并设置适当的变压器容量，在运行后将负荷调整到最佳值。

2.2.1 主变压器经济运行

（1）单台变压器的经济运行

通过实验我们可以得知，若一台变压器的负荷损耗与空载损耗相同，此时它的工作效率最高，且损耗最小。也可以理解为要实现经济运行就要使它的负荷损耗与空载损耗相等。一般情况下，变压器的经济负荷在额定容量的30%～70%。

（2）多台同容量变压器的经济运行

在实际应用中，多台不同种型号、相同容量的变压器处于同一环境下并列使用是一个很常见的现象。对于同容量变压器的并列运行，只需计算出相邻台数的临界负荷值，就可以决定不同负荷应当投入的台数。

（3）多台不同容量变压器的经济运行

除了有不用型号、相同容量的变压器并列运行，还有不同容量的。而针对这一类型的双绕组变压器，只要能满足变压器同一接线组并列运行、变比相同、短路电压相同的条件，就可以根据损耗最小的原则确定并列运行的变压器站数。把各种运行方式下的空载损耗由小到大排列计算出运行方式的临界负荷值，再选择出当负荷变化时最经济的运行方式。

2.2.2 配电变压器经济运行

（1）合理选择变压器类型

在进行变压器的选择时，除了要以节能为首要目的，还应该考虑变压器的不同使用环境。比如，对于无特殊要求的变电站，只需考虑节能选择低损耗的变压器即可；而对于有着比较高的防火要求或者灰尘多的地方，就可以使用环氧树脂浇注的干式变压器；对使用在具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘，纤维的场所，就可以使用密闭式变压器。对多雷区或土壤电阻率高的山区的，可以使用防雷变压器；对电压要求偏差少，稳定性高的场所，可以使用有载调压变压器。但是，无论在何种使用环境下的变压器，都应该以节能为第一原则低损耗的变压器。

（2）合理选择配电变压器容量

配电变压器的容量是由计算最大负荷决定的，但事实上，大多数配电变压器经常处于轻负荷运行，造成配电变压器损耗在配电系统总损耗中占的比例加大，根据实际的计算我们可以了解到，当配电变压器工作在 额定容量的40%～70%左右时，此时的损耗最低，工作效率最高。所以，依据实际负荷选择合适容量的变压器，使其处于经济负荷的运行状态，可减少电能损耗，达到经济运行的目的。

（3）及时停用轻载或空载配电变压器

工厂的电力负荷是经常变化的，如部分设备计划停机，检修设备停机，夜班、厂休及假日设备停机等，都将造成配电变压器轻负荷或空负荷运行状态，引起变压器功率因数降低，线损增大。因此，如果能够根据实际负荷来对变压器使用数量进行合理的调整，并及时地停用轻负荷或空载变压器，在达到节约能耗的目的的同时还能有效提升功率因数。

2.3 变压器更换和技术改造

2.3.1 更换过负荷变压器

当因变压器的容量不能够适应实际应用，而经常工作在过载状态时，就会对该变压器造成损害，导致其工作效率变低和损耗变大。所以，有关规定要求若有此类状况发生时有关部门应尽快对变压器进行更换，减少因损耗增大带来的能源浪费。

2.3.2 采用高效率低损耗节能变压器

很多企业由于过去的条件和规模设置了符合过去生产的各种类型变压器，随着企业的发展、时代的前进，过去长期使用的老型号变压器已显得陈旧或质量差。如果现在仍然使用，将造成电能大量浪费和较高的线损，企业应根据规定，加速改造和更换这些高耗能变压器，使用符合国家技术标准的低损耗高效率的节能型变压器。节能变压器目前有“9”“10”“11”型等系列油浸变压器和“9”“10”型等系列干式变压器，其中有叠铁芯、卷铁芯和非晶合金铁芯等。

2.3.3 采用变容量变压器

在变压器的实际应用中，不同的用电环境对变压器的容量有着不同的要求。比如农业用电就是一个特征明显的季节性用电负荷，为了适应收获季节时的高用电负荷，变压器的容量选择都是以一年中最大负荷为依据，但高负荷具有明显的季节性，一旦度过了用电高峰期，变压器就会处于轻负荷运行，这就会增大运行中的损耗。这时，如果能够在具有季节性用电的情境下使用变容量变压器，就能够利用接线方式的改变调整适合不同时期的电容，以达到减少损耗的目的。现阶段可以采用的变容量变压器有串-并联和星-三角形两种。具体情况如下：

（1）串—并联型变容量变压器

就是把变压器的高低压两侧的绕组都各自分成两部分，并在保证每一段的匝数不变的基础上减少一半的横截面积。当两部分绕组采用不同的连接方式时，所得到的结果也不尽相同，比如，当并联连接时，匝数、横截面积和电流都不会改变，使额定容量也不会发生改变；当采用串联连接时，绕组的有效匝数扩大为原来的两倍而横截面积和电流缩小为原来的二分之一，导致额定容量也缩小至原来的二分之一。在串—并联型变容量变压器中，绕组采用Yyn0的连接方式。并能够做到以实际负荷为依据通过内部的变容量三相联动断路器对接线方式进行调整，从而改变其容量，达到节约能耗的目的。

（2）星—三角形变容量变压器

当运行过程中负荷大小不超过变压器的额定负荷运行范围时，可以使用Dyn11的绕组接线方式并在变压器的高压侧绕组应用三角形接线，低压侧应用星型接线，在运行过程中，如果负荷大小比最佳负荷系数和额定容量的二分之一还要小时，可以改变容量开关的状态，更改高压侧的接线方式并增加低压侧绕组匝数以及改变绕组接线方式为Yy0。这种变容量变压器的选择最好应根据最大负载不超过其额定容量，且经常负荷不超过额定容量的25％。

（3）改造高损耗变压器

可以利用新的技术把原来的损耗较大的变压器，比如SL7,S7等系列变压器，进行更新改造，但是此改造过程要以确保工程质量和工艺为前提，且若无法将高损耗变压器经过改造变成符合标准的低损耗变压器，就必须将这些高损耗变压器进行替换，替换产品为高效低耗变压器。

2.4 推广非晶合金配电变压器和箱式变电所

2.4.1 非晶合金配电变压器

在空载损耗方面非晶合金配电变压器与普通的硅钢配电变压器相比较，它的空载损耗能有效降低33％—50％，造成这一现象的原因是它的铁芯由传统硅钢改变为厚度只有原来10％的非晶合金材料制成，而非晶合金材料同时又具有磁导率高、矫顽力低、电阻率高、铁损低等特点。另外，现在硅钢材料紧缺也是硅钢配电变电器所面临的一大问题。因此，大力开发和推广非晶合金配电变压器，一方面能在节能上有重大意义；另一方面也能够缓解硅钢材料紧缺的问题。非晶合金配电变压器具有单相DH系列和三相SGH系列，也可分为油浸式和干式。

2.4.2 箱式变电所

箱式变电所是1980年左右传播至我国的，自从它引入我国至今，在我们国家也开始有了许多相关的生产厂家。随着它引入以来的不断发展，现阶段我国能生产出的最高水平的箱式变电所已经可以解决在低纬地区使用变压器导致的室内温度高的问题，除此之外还解决了箱内不易检修、容易起露等多个问题。而且这些相对来说比较好的箱式变压器还在结构上对负荷开关和环网开进行了简化并将它们安装在油浸式变压器油箱内。对于环网结构，使用由负荷开关和熔断器合并的 熔断器负荷开关，可干式或油浸式。

结语

综上所述，为了使变压器能够在满足正常工作需要条件下尽可能的节能，可以采用变压器经济运行技术，即在保证变压器安全运行和保证供电负荷的基础上，充分利用现有的供电设备，通过选择配电变压器的运行方式，使变压器的电能损耗尽可能的降低至最小。变压器的经济运行技术具有多种优势，比如投资少、效益好、操作简单、易于推广等。所以说，若能够提高变压器在整个系统中的经济运行技术水平，这将对电力系统的节能降耗具有重要意义。

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