陈琳琳 董 伟
山东华驰变压器股份有限公司 山东菏泽 274200
摘要：电力系统的发展在当今社会的应用中尤为广泛，已经遍布了人们生活的大小角落。如今科技产品、电子产品的广泛应用对电力系统带来了不小的发展压力，如何秉承我国绿色节能环保可持续的发展思想，在电力系统的核心技术中不断改革创新，使城市供电更为稳定，使断电应急预案更为全面便利，成为我国当前电力系统发展的首要任务。而本文则会重点对电力系统核心技术——低压配电变压器的关键技术进行分析，希望能够总结出低压配电变压器的主要发展方向，为相关的专业工作者提供参考依据。
关键词：电力系统；低压配电；变压器；节能
引言
变压器是配电网中不同电压等级电能间相互转换的主要设备，在电能生产、输送、调度分配等过程中起到非常重要的作用。变压器在电力系统中的使用数量极其广泛，从发电、输电、配电及用电各环节构成的电力系统来看，电能从发电厂输出到用户使用一般需要3～5次的变压过程。根据国内外的统计数字，运行变压器的容量通常是发电容量的4～7倍，是运行电机容量的5～8倍，这就决定了变压器必须是一个高效能的设备。尽管如此，但因其数量多，容量大，所以在广义电力系统运行中，变压器总的电能损耗约占发电量的10%。这对全国而言，意味着全年变压器总的电能损耗为1000多亿kWh，这相当于一个较大电力系统的发电量。变压器损耗约占电力系统线损的50%，在农电系统中变压器损耗占农电网中损耗的60%～70%。因此，开展配电变压器经济运行，降低变压器损耗，是实现电力系统经济运行的重要环节，是节约电能的重要手段。
1概述
变压器是配电系统中关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电压升高或降低，以便于电能的分配、使用及合理输送，本文以民用建筑中10/0.4kV变压器作为分析对象，讨论其节能问题。变压器本身效率很高，能达到98%，但由于配电系统中数量多、容量大，总损耗仍是很大的。据估计，我国变压器的总损耗占整个配电系统损耗的30%左右，因此降低变压器损耗是配电系统节能的重要环节之一。
2低压配电变压器节能关键技术
2.1经济运行方式
实现低压配电变压器的节能和损耗控制，要在控制管理配电变压器的材料和工艺基础上，把握变压器的运行方式。在传统的低压配电变压器运行中，其运行方式存在问题，因此就出现了变压器运行的高能耗和高损耗。基于这样的运行情况，在低压配电变压器的运行中就要保证其运行方式的经济合理性，现阶段对低压配电变压器进行节能改造的关键就是其境内就运行方式，主要采用的方式是无功补偿。无功补偿就是要在电网系统安装并联无功补偿设备，比如电容器等，为感性负载提供消耗的无功功率，并据此减少了无功功率在电网电源向感性负荷的提供和由线路的输送，通过减少在电网中无功功率的流动，以此来降低电能损耗，缓解线路和变压器的无功功率输送。而实现无功补偿的方式就是，在同一电路并联具备容性功率负荷和感性功率的负荷装置，在两种负荷间可以实现能量的相互交换。由容性负荷输出的无功功率就可以完成对感性负荷需要无功功率的补偿。在低压配电变压器的使用过程中，无功补偿方式的主要有三种：①集中补偿配电变压器，将电容器组并联安装在低压配电线路中；②分组补偿配电变压器，并联安装补偿电容器在配电变压器的低压侧和用户车间的配电屏；③就地补偿单台电动机，实现电容器等在单台电动机处的并联安装。通过对无功补偿设备的加装，有效的提高功率因数，降低功率消耗，实现对设备输送功率潜力的挖掘。
2.2低压配电变压器节能运行分析
结合之前国内的发展经验分析，低压配电变压器随着运行电压数据的上升，内部由于电压作用的铁损耗也会随之增加，二者之间的比例悬殊较大，运行电压达到5%左右时，内部铁损耗大概在15%左右；而当运行电压达到10%左右时，内部铁损耗则会惊人地达到50%，毫无疑问这将大大提升低压配电变压器的运转成本，与我国推出节能号召相斥。也正是因为低压配电变压器在运转时巨大的成本损耗，所以，配电变压器在实际运行过程中，通过相应设备控制避免其出现过电压运行工况，一方面可以延长变压器使用寿命，另一方面可以降低变压器内部铁损和激磁损耗，保证其高效稳定运行。自动调压器是一种可以自动跟踪配电网输入电压变化（主要由负载波动引起），而保证电压恒定输出的新型变压器，它可以在配电网处于20%波动范围内，对输入电压进行动态实时调节。举例说明，在设备容量处于正常大小的前提下，如果想要整个电力系统经济运行，那么选择一个变压器便可支撑，如果变压器的数量变为多个，那么整个变电站的负载情况会成倍增加，这时便不完全属于经济运行的范畴，它需要通过人工接入实现变压器投入或切除的2道工序。在电力系统的运转时，变压器需要根据具体的电力载荷要求进行选择，真正选择好合适的低压配电变压器才可真正实行变压器的经济运行，这样便可达到运转成本低、电能损耗低的基本要求，并且在实际运转时，要根据负荷情况及时地调整变压器的使用程度，例如，在负荷要求满足的前提下，变压器可进行部分暂停使用，以此达到降低运转费用的目的。当变电站有两台以上不同类型不同容量的变压器，同理可作出在各种运行曲线下变压器的有功损耗，并根据在不同负载的有功功率损耗最低的原则，确定经济运行变压器的方式。配电变压器三相负荷不平衡也是其产生巨大能耗的主要原因，当配电变压器处于三相平衡负荷运行工况条件下，其负载损耗最小；而当变压器处于三相负荷不平衡运行工况下，其总能耗为三相损耗的总和，尤其当变压器运行在最大三相不平衡状态下，其系统损耗就是平衡负荷时损耗的3倍。
2.3变压器材料
节能型变压器对损耗的降低主要是通过导磁材料（硅钢片）和导电材料（无氧铜导线或铜箔）技术的发展而实现的。近年来主要是薄硅钢片的改进与发展。另外非晶材料的发展也促进了变压器的发展。自20世纪80年代非晶合金铁心商业化以来，已经有几十万台非晶合金配电变压器在世界各地应用。非晶合金配电变压器的铁芯是由厚度为普通硅钢片110的非晶合金材料制成，这种非晶合金材料具有高磁导率、低矫顽力、高电阻率、低铁损的特点。因此，非晶合金配电变压器比硅钢片配电变压器空负荷损耗将降低70%～80%、空载电流可下降80%左右，在节电降耗方面具有绝对的优势，但是这种依靠改进材质来降低变压器损耗的方式受到科学技术发展程度的制约，而且价格偏高导致市场推广度不高。
结语
从本文可以看出，降低变压器的能耗主要从空载损耗和负载损耗两方面考虑。降低空载损耗通过采用非晶合金变压器来实现，降低负载损耗通过让变压器运行在经济负载率来实现，在实际工程中，二者相结合节能效果更佳。另外，通过上文可以看出，设计变压器负载率均是按照半小时最大平均负荷来计算，考虑到民用建筑过渡季节及低谷时间的运行情况，SCB10变压器的设计负载率在60%~100%，其全年能耗基本上是一样的。故规范对变压器的负载率以70%~80%来要求是比较合理的，既考虑了节能运行、又考虑了节约投资，还预留了发展空间。但是针对工程的实际需要，应该允许负载率上下浮动。
参考文献
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