浅谈配电变压器节能措施

黄 欣

（广东粤港供水有限公司 ，广东 深圳 518000）

随着我国经济的快速发展,用电量逐年增加,作为电力系统实现电能输送与分配的重要设备之一,变压器的用量也势必不断增长,变压器的节能措施涵盖在变压器生产、使用、运行等各个方面。但作为电气设备其自身损耗也很大，在配电网线损中配电变压器损耗占了60%以上，降低变压器损耗是降低电网线损的关键。

1.配电变压器节能降耗存在的问题

1.1 变压器容量选择不够合理

主要存在两种情况：

(1)容量过大，负载率低，即所谓的“大马拉小车”。(2)容量过小，过负荷运行，即“小马拉大车”，故障频繁，危及供电、供水安全。

1.2 三相电流不平衡较为严重

长期以来，由于企业对配电变压器三相负荷不平衡的运行管理不够重视，一直没有一个考核管理办法。由于三相电流不平衡，造成线损增加、变压器发热、故障率增加等现象，降低了变压器利用率，威胁供水安全稳定运行。

1.3 安装地点不够合理，供电半径较大

按照运行规程及设计规程要求，配电变压器应设置在负荷中心，供电半径不大于500m，但实际运行中，有部分供水设备供电半径接近或超过了500m，特别一些水库闸门供电线路最远的达到了1O00m以上，造成末端电压过低，电动闸门启闭困难。

2.配电变压器的发展及损耗构成

2.1 变压器的发展

随着科技发展，各种新型变压器不断涌现，变压器铁芯材料不断更新，非晶合金以及其它新合金材料得到广泛使用；新结构不断出现，铁芯结构由传统的叠片式改进为连续卷铁芯结构，三相绕组出现立体式结构。配电变压器在节能降耗、降低噪音等方面有了突破性的发展，如S1 1型卷铁芯变压器空载损耗比同容量S9降低了25～30%。

2.2 变压器的损耗构成及有功负载损耗计算

变压器的损耗分为空载损耗和负载损耗。空载损耗是变压器在额定电压下，铁芯内由励磁电流引起磁通周期性变化时产生的损耗，仅与变压器自身特性和运行电压有关，不随负载的高低变化。负载损耗是变压器在负载运行时，一次、二次绕组流过电流，在绕组中产生的损耗，负载损耗不仅与配电变压器自身特性有关，而且随变压器负载的变化而变化。

有功损耗计算公式如下：

△P=P0+β2PK (1)

式中：△P─配电变压器有功功率损耗；P0─配电变压器空载损耗；PK一配电变压器额定负载损耗；β一配电变压器负载率，β=S/SN；S、SN一配电变压器实际运行负载容量及

3.建设性措施

3.1 加快高能耗变压器更新改造

新建及改造工程宜选用S1 l或其它新型变压器，并应逐步对旧有高损耗变压器更新改造，以降低变压器自身损耗。虽然增加了初始投资，但由于节电效果明显，初始投资差价可以从降低损耗少付的电费中低偿，几年内即可收回差价投资。

3.2 合理选择变压器容量

变压器最佳经济容量的计算与负荷的大小、状态、性质、变压器的过载能力及制造厂家的工艺水平、材料等诸多因素有关，是一个复杂的课题。因此在设计过程中考虑的出发点和要求不同，导致变压器容量大小的选择也会有所不同。一般情况下，当变压器的负载损耗等于空载损耗时，变压器的功率损耗最小，运行效率最高。但对于一些新型变压器，由于空载损耗很低，若单纯追求最高效率，容易造成“大马拉小车”。

3.3 做好交接试验，把好入网关

由于近几年材料价格上涨以及变压器生产厂商技术水平、生产工艺参差不齐，生产出来的新变压器性能参数不一定达到技术条件，主要表现为变压器空载损耗。该部分变压器的入网，必定增加损耗。但由于用电企业缺少必要的检测设备，验收时主要查看变压器厂商出厂检验报告数据是否达到要求，很难检测到变压器实际参数，供电部门在投运前一般也只做耐压绝缘等项目的试验。

3.4 正确选择变压器安装位置

变压器应尽量安装在负荷中心，或最大负荷点。依照((中国南方电网城市配电网技术导则宜将供电半径控制在以下范围：A类供电区为150m，B类供电区为 250m，C类供电区为400m，以确保末端电压达到规程要求。且配电布线宜呈网状结构，应尽量避免采用链状或树状结构。新建的水厂通常将变压器室及低压配电中心就近设置在反冲洗泵房侧旁，以满足反冲洗水泵、鼓风机等主要生产设备用电需求。

4.合理调整变压器运行方式

4.1 合理调整变压器电压

配电变压器损耗另一种表示如下：

△PΣ=△PK+△Po=(P2+Q2)／U2×R+(U／UB)2Σ△P0(2)

式中：△PK、△P0一配电变压器的负载损耗、空载损耗；

P、Q一配电网的有功功率、无功功率；U、UB一配电网运行电压、额定电压；R一配电变压器绕组的等效电阻。由上式可以看出，变压器的空载损耗和运行电压的平方成正比，负载损耗和运行电压的平方成反比。变压器在额定电压下运行，以其产生的损耗为基准，通过调整变压器分接开关，使其运行电压在1.07U～0.95U范围内，对不同负载率所产生的总损耗是增加还是减少的百分数是不同的。

运行实践表明：当变压器处于轻载或空载运行，运行电压必然要升高，此时空载损耗占主导地位，因此必须通过调整分接开关，降低输入电压，这不仅可保证供电电压质量，而且还有利于降低空载损耗；反之，在供电高峰期变压器处于满载运行，其运行电压必然下降，此时负载损耗占主导地位。

4.2 调整三相负荷平衡，建立负荷不平衡运行管理制度

不平衡电流的存在，不仅增加了变压器损耗，也增加了低压线路损耗，主要有：

（1）增加附加铁损

由于三相负荷不平衡状态运行时，在低压侧产生零序电流，对于Y，yn0接线的配电变压器来说，变压器高压侧无中性线，高压侧不可能有零序电流，低压侧零序电流产生的零序磁通只能由变压器的油箱壁及钢铁构件中通过，磁滞和涡流在钢铁构件内发热，增加损耗。且Y，yn0接线变压器的零序电阻比正序电阻大得多，如315kVA变压器的零序电阻是正序电阻的l5倍，零序电流产生的附加损耗非常大。

（2）增加附加铜损

配电变压器三相不平衡运行时三相绕组的附加损耗为：

△Pf={[(Ia一 Ib)2+(Ia一 Ic)2+(Ib—Ic)2]／3}×R (3)

Ia、Ib、Ic─分别为三相负荷电流;R一变压器二次侧绕组电阻

（3）增加线路损耗。

在三相电流不平衡时，有负序和零序电流分量，这时线路有功功率损耗为：

△P=3(I12Rl+I22R2+I2oR0)=3I2[(1+ε22)+ε02KR]R (4)

式中：R1、R2、R0、R 一分别为线路正序、负序、零序及单相线路等值电阻；KR=RO／R1一零序电阻与正序电阻比值系数，一般大于4；ε2=I2／I1、ε0=I0／I1一负序和零序电流的不平衡系数

从式(3)、(4)中可见，三相电流不平衡程度越大，有功功率损失也越多。所以应建立不平衡度考核制度，高度重视不平衡度调整工作，各运行班组应定期测量变压器三相负荷，及时调整负荷接入方式，力求变压器三相电流平衡。

结束语。总之，变压器在节能降耗的方面,具有很大的节能潜力。在建设初期选择变压器型式和容量时，不仅要考虑其性能和指标，也要考虑经济、安全可靠性。

[1]李关定.配电变压器节能浅析[J].上海节能，2009.11.

[2]张笠.再谈配电变压器节能和容量优化[J].建筑电气，2010.01.