变电站主变小功率设备节能装置分析

变电站主变小功率设备节能装置分析

杨鹏

（海南电网公司三亚变电运检分公司    海南 三亚   572000）

摘要：海南地区空气较为潮湿，这会对变压器呼吸器中的吸湿器造成较大压力，由于当前尚没有设计出专门针对此种气候条件的吸湿器，导致当地的吸湿器更换频繁，大大提高了变压器维护成本。如何解决这个问题，减少资源浪费，提高变电站运行效益是当前要关注的重点内容。本文主要分析了一种主变小功率设备节能装置，能够很好地实现吸湿器升级改造，延长硅胶使用寿命，从而更好地保障供电可靠性。

关键词：变电站；主变小功率设备；节能装置

随着电力行业的快速发展，电力覆盖范围也在不断扩大，这对于更好地满足人们的生产生活需求起到了重要的促进作用。海南地区的地理位置特殊，天气潮湿且多雨，这使得变电站的变压器在维护过程中需要耗费更多的人力和物力，尤其是其中的吸湿器硅胶更换非常频繁，大大提升了设备维护成本。要想保障供电效益，就必须要有效解决这一问题。而研发一种主变小功能设备节能装置则能够达到理想的效果。

一、目前存在的问题

海南地区作为地处北回归线附近的省份，气候潮湿多雨，空气湿度较大。当前变压器设计多为寒带和大陆季风气候设计，空气湿度大对于变压器呼吸器中的吸湿器带来较大负担，目前还没有针对热带地区设计的专用变压器吸湿器，因此在海南地区针对吸湿器的更换维护频率较高。根据鸭仔塘巡维中心针对变压器呼吸器维护的相关工作记录显示，每台主变平均24周左右更换一次呼吸器硅胶，维护周期短更换频繁工作量大。

三亚全年平均气温25.7°C，气温最高月为6月，平均28.7°C，气温最低月为1月，平均21.4°C，属热带海洋性季风气候区。三亚地区典型的110kV主变平均运行温度都在50°C，也就是说，主变温度与气温存在25°C的温差，可以利用此温差产生电能。并且变压器新增小功率设备新增接线困难，希望利用此温差实现发电为小功率设备提供能源。

针对变压器新增设备新增接线困难的问题，因此需要研制一种利用变压器与空气的温差产生电能的装置。就地取能，尤其是针对小功率装置，为照明、测量和除湿等小功率设备的供能。针对当前变压器吸湿器维护困难的问题，研制一种针对现有主变吸湿器基础上进行升级改造的装置，目的是使吸湿器中的硅胶使用寿命延长，从而减少维护工作次数，减少人力和车辆的浪费，提高设备运维质量，减少因为污闪等原因造成的电网事故，提高供电可靠性。

二、主变小功率设备节能装置技术原理

温差发电器是利用塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。将一个p型温差电元件和一个n型温差电元件在热端用金属导体电极连接起来，在其冷端分别连接冷端电极，就构成一个温差电单体或单偶。在温差电单体开路端接入电阻为RL的外负载，如果温差电单体的热面输入热流，在温差电单体热端和冷端之间建立了温差，则将会有电流流经电路，负载上将得到电功率I2RL，因而得到了将热能直接转换为电能的发电器。

我们利用主变损耗产生的热量和空气的温差来构成温差发电所需要的较大的温度梯度来发出电能。原理如图1所示

图1 温差发电原理

使用温差发电片，利用珀尔帖效应，对温差发电片通电，会产生与温差发电相反的现象，也就是通过电流后，在温差发电片的一面会发热另一面会制冷，将制冷的一面朝向容器内，发热的一面设置在容器外面。在制冷面将空气中水汽冷凝成为液体。产生的液体使用亲水材质制作的吸水条输送到发热的一面，通过发热面的热量使水气化蒸发，冷凝-吸水-蒸发整个过程为物理现象。具体如图2、图3、图4所示

图2  吸湿器原理

图3发电机样机

图4吸湿器样机

散热面发电片四周用导热硅胶粘贴在散热片上，发电片中间使用导热硅脂。吸热面使用导热硅脂垫。单个发电单元产生1V电压通过升压模块将电压升至5V。并列多个发电片带动小功率设备运行。散热片四周涂导热胶固定，中间为高导热硅脂，背面粘贴导热相变与主变热面充分接触。散热板四周安装有磁铁和安全固定绳。

三、能解决的主要问题

1.利用变压器与空气的温差产生电能的装置。就地取能，尤其是针对小功率装置，入照明、测量和除湿等小功率设备的供能。无转动机械部件无需维护。

2.无需改变现有变压器的结构；在原有设备基础上增加设备无需增加接线；能源就地汲取无需额外接线无转动部件无噪音。改造装置安装难度小，成本低。

3.主变吸湿器改造装置使吸湿器中的硅胶使用寿命延长，从而减少维护工作次数。

四、技术关键点及创新点

1.将温差发电与半导体制冷技术技术应用于电气设备运维。

2.利用温差发电产生的电能作用在半导体制装置上改造现有的主变吸湿器，无需额外接线和结构改造，延长主变吸湿器维护周期。

五、效益预测及应用前景

一次性投入设备后，可提升当前主变吸湿器使用寿命，减少维护次数。此外研制主变用温差发电机可为未来新增主变小功率设备提供电源，无需额外接线，减少浪费起到节能减排的目的。

对于该项装置，可在需要的区域内进行推广，在主变安装小功率设备运行中，例如共同研制的主变吸湿器改造装置进行安装并升级改造，为主变增加小功率设备提供可能，提高运维质量，同时减少人力投入，提升变电站运行效益。

结语

通过将主变小功能设备节能装置应用到变电站当中，能够大大提升主变吸湿器的使用寿命，从而减少维护次数，而满足设备运行需求的电源则可以通过温差发电机提供，不需要额外接线便能实现，这样又达到了理想的节能减排效果，大大保障了变电站运行效益。因此，在未来发展过程中，我们应当进一步加强对该种装置的研究，不断进行升级改造，以提升设备运行效益，也实现变电站运行的节能减排，并为变电站供电可靠性提升奠定坚实基础。

参考文献

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