配电变压器节能降耗技术策略研究

配电变压器节能降耗技术策略研究

刘双全

中电变压器股份有限公司 江苏南京  211000

摘要：社会经济水平的持续提升和科学技术的不断发展，促使我国在电力系统建设创新和探索领域中稳步前进，并取得了一定的成就，为国家电网的稳定有效运行提供可靠保障。当前电力系统的损耗仍然造成许多电能损失，文章将基于节能降耗技术，对配电变压器的优化策略进行分析研究。

关键词：配电变压器；节能降耗；节能技术

当前社会经济体系呈现多元化的同时，人们从事生产作业、经营活动的模式也更加多变。为适应这种多层次、多样化发展的趋势，必须加大电力设备的节能和降耗。配电变压器作为电力系统中用于电压变换的一种重要设备，结合先进技术减少变压器及其相关组件的额外电能损失，能够有效控制能源损耗，实现更高收益。

一、配电变压器工作原理

配电变压器的原理是基于电磁感应定律而运作的。变压器由两个线圈构成，即初级线圈与次级线圈，它们是凭借一个磁性铁芯连接的，当交流电通过初级线圈时铁芯中即产生一个交变磁场，磁场通过次级线圈并在次级线圈中产生感应电动势，如图1所示。

根据不同的标准如铁芯形式、电压等级等，变压器可以分为不同类型，并且被广泛应用于工业、商业和住宅用电等领域，提供安全、稳定的电力供应，保障电力设备正常运行。配电变压器的发展趋势是高效率低损耗变压技术的引入，以减少能源浪费、降低污染排放，提高能源利用效率，带动电力产业绿色可持续发展。

图1配电变压器工作原理示意图

二、产生电能损耗的原因

（一）线路因素

当电流通过导线时，导线电阻会产生焦耳损耗，该损耗与电流大小、导线电阻及电流通过的时间成正比，若线路绝缘不佳，电流可能泄露到外界环境中造成损失。配电线路和变压器的电感在交流电下会产生无功功率，导致电能损耗。电流通过电路的过程中用电负荷波动，特别是负荷达最高值时，电流增加，损耗也随之增加。随着使用时间变长，电线老化也会增大电阻，导致额外的电能损耗。

（二）配电变压器原因

除线路原因外，配电变压器本身及其组件也会造成电能损耗。常见原因有铁损（Core Losses）和铜损（Copper Losses）。变压器铁芯在交流磁场作用下产生磁滞现象和涡流损耗，统称为铁损；而电流通过变压器的绕组时，会因为绕组本身的电阻产生热损耗，被称为铜损[1]。此外，变压器运行时存在负载电流的损耗，且在紧固件等非磁性元件也会产生损耗，分别是负载损耗和杂散损耗。即时变压器次级端没有负载，在初级端也会因为激磁电流等产生空载损耗。

三、节能降耗技术在配电变压器中的应用

文章以基于降耗技术的配电变压器为例，分析节能配电变压器的设计应用。配电变压器在实际运行中因状态不同，能量损失也具有差异，但整体上，损失主要为设备运行过程中工序不当应用导致，如机械设备的损耗、元件布局不佳等。因此，在节能降耗视角下设计变压器，主要关注空载与负载这两种典型运行模式。

（一）空载运行下变压器降耗设计

空载模式下变压器的降耗，可以从铁芯连接形式的调整入手，确保铁芯介质的磁通方向与铁芯连接方向一致，避免变压器运作时逆向导磁出现电能损失。首先，变压器连接缝原本的直角连接角改为45°，有研究表明这一角度改变能够减少损耗。其次，采用五级接法对变压器铁芯焊缝进行处理，确保各元件更加紧密结合，避免融合不良造成能耗损失。最后，选用扎带法代替传统的封闭性方式固定各元件，以避免间隙过大导致元件变形，确保变压器的完整度，防止组件缺失摩擦增大，导致额外电能损耗。同时，兼顾经济成本，选择合理磁通密度的配电变压器，以最大限度降低能耗损失[2]。

（二）负载运行下变压器降耗设计

负载模式下调整线圈的绕组结构能有效降低损耗。加大线圈的磁通量能在线圈中产生磁通力，使之与变压器整体的磁通力相平衡，借助磁力分散效应避免运行时局部产热过多。根据变压器的实际构造进行优化，可借助信息技术定义变压设备参数，进行各种不同负荷条件的仿真模拟测试，以明确元件磁力参数。随后调整元件位置，改变漏磁流速和线感应电流，揭示不同传输状态下的元件导磁性能。将模拟测试所得参数与设计参数值对比，若差异在允许范围内，表明设计方案具有操作可行性，通过测试者方可投入应用。从而真正实现降损目标，进一步提升设计方案的科学性和可行性。

四、配电变压器常见电能损耗问题

（一）三相供电负荷均衡性能差

空载时变压器消耗的电能恒定，而负载时负荷大小将直接导致负载损耗变化，负载损耗与电流负荷呈相关。由此不难看出当三相负荷均衡，变压器的电能损耗才能降至最低。若三相供电负荷不均衡，电能损耗将大幅度上升，甚至可高达正常时的三倍左右，同时也会对高压线路产生负面影响，增加高压线路的电能损耗。因此，配电变压器的三相供电不均将导致电能浪费，必须采取有效措施提升电能利用率。

（二）配电变压器自动调节故障

配电变压器启动后，多方面因素均可引起负载变化，电能损耗也随之改变。如果配电变压器不具有自我调节的功能，一方面会导致电能大量损耗，另一方面也会对变压器运行的稳定性构成威胁。特别是在配电变压器负载出现问题时，由于未能及时有效地进行自我调节，可能加剧电能损耗，严重阻碍节能降耗的预期目标。因此，配电变压器的具备自动调节功能极为关键，能够有效减少其运行中的电能损耗。

（三）变压器负荷分配不当

配电变压器运行期间出现的负荷分配不当是造成能源损耗的关键因素。尽管我国电力技术领域及变压器的负载承载力方面取得了显著进步，但目前用电负荷的计算方式依然沿用传统模式，难以确保负荷分配的合理性，并可能引起变压器负载不均，进而损害变压设备的综合性能，缩短工作寿命。

五、在配电变压器中应用节能降耗技术策略

（一）三相负荷平衡技术

三相负荷不平衡是电力系统的常见问题，可导致线损增加、设备过热、电压变动幅度大以及电能损耗增加，甚至引发故障。因此，电力企业需要采取有效措施来确保三相负荷的平衡，在设计阶段集成节能技术，精确预测负荷需求，基于负荷平衡原理优化供电设备运行架构；在运行阶段，应持续监测并快速识别、排除可能存在的不稳定因素，对于难以通过传统方法解决的复杂问题，需采用先进的技术手段来消除风险，以确保电力系统的稳定运行，提供充足的电力供应[3]。

（二）实现自动调压有效配置

自动调压器能保障电压的稳定输出，关键是用传感器和控制技术对电力网络实时监测，灵活调整输出电压，确保其始终处于安全范畴，无论电网负荷如何波动，自动调压器都可连续、稳定供电，避免电压过高或过低损坏设备或浪费能源。自动调压器的设计充分考虑了上述问题，采用先进的传感器技术精确测量电网运行状态，配备精密的控制系统，在短时间内响应各种突发情况，确保电压的稳定输出。当代自动调压设备具备智能学习能力，可根据历史数据动态优化调整，持续提升效率。与传统方式相比，自动调压器更环保、经济，实现精准控制，缩减成本，节能减排[4]。

（三）合理分配变压器负荷

传统电力系统中变压器的配置是以预估未来峰值负荷为基础的，但易引发资源的过度配置。当前已经具备对负荷进行实时监测与精确分析的能力，理想的变压器负荷应确保所有变压器始终在最高效率区间内运转，如此不仅能降低能源消耗，而且有助于提升变压器的使用寿命。因此，电力公司应当运用先进的数据分析工具，对电网的实际负载状况进行深入探究，确保每一台变压器始终保持在最适宜的运行状态。

结束语：

文章介绍了配电变压器的工作原理，并分析了变压器本身及其线路可能损耗电能的原因，研究了配电变压器在节能减耗领域中的实践应用，提出变压器常见的电能损耗问题，针对问题提出相应的优化策略，旨在优化配电变压设备在实际生活中的应用，为电力公司创造更多受益的同时，贯彻可持续的绿色发展理念。

参考文献：

[1]温培科,王湘涛.10kV配电变压器的电能损耗及节能降损措施研究[J].电气技术与经济,2024,(03):245-246+249.

[2]祁邦玉,余佳佳,汤怀收.10kV配电变压器节能降损措施分析[J].大众用电,2023,38(09):31-32.

[3]韦汉顺.10 kV以下配电变压器及线路降损节能运行分析[J].现代工业经济和信息化,2023,13(08):301-303+306.

[4]周彦岐.节能技术在电力变压器设计中的运用探究[J].装备维修技术,2023,(05):53-56.