变压器节能技术探讨

【摘要】变压器经济运行与否是由所带负荷大小、本身能耗功率以及变压器磁化过程中引起的空载无功损耗等因素决定的。根据近几年国内外对高耗能变压器节能技术理论的研究，依据吐哈油田实际，利用变压器综合损耗技术、等效损耗与波动系数相配合技术方案对各类不同负荷性质变压器经济运行工况进行调整，从而达到节能减排效果最大化。

【关键词】变压器；节能；探讨

变压器是输变电系统中的主要设备之一，尽管它的效率很高，但由于它的总容量大（一般情况下变压器的总容量为发电容量的5～7倍），加上在输配电系统中变换级次多，损耗可占线路总损耗的17%。中小型配电变压器虽然单台容量小，但数量多。当今推广使用低耗能变压器，改造高耗能变压器，这是节能挖潜、提高经济效益的有效途径。

1.变压器的损耗

变压器的基本原理，当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁芯流动，因为铁芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流，好像p一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁芯发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以降低变压器的损耗显得很有必要。

1.1.1有功损耗

有功损耗是指配电变压器在实际工作过程中，在产生有功功率而伴随产生的损耗。有功损耗可以分为铁损和铜损。

①铁损。铁损是指磁滞、涡流损耗及电流在初级线圈电阻上的损耗，它是铁芯发热，以热能的形式散发损耗。铁损又可以细分为涡流损耗和磁滞损耗。当交流电流通过配电变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其大小和方向呈现一定规律的变化，使得硅钢片互相摩擦放出热能，这一部分损耗的热能就是磁滞损耗。

②铜损。铜损是指配电变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻时，会发热散发能量，这时一部分电能就会转变为热能而被消耗，称之为铜损。

1.1.2无功损耗

配电变压器的无功损耗主要是指在进行变压与能量传递过程中所造成的损耗，因为这部分损耗并没有产生实际的有功功率，因此，称之为无功损耗。无功损耗可以分为两部分，一部分是由建立变压器主磁路磁通的励磁电流引起的，这部分损耗与负载电流无关，是一个恒定量；另一部分是由变压器绕组的阻抗和流经绕组的电流构成，这部分损耗是与负载电流有关的，负载电流越大，这部分损耗就越大。

2.变压器节能降耗存在的问题

2.1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。

2.2三相电流不平衡较为严重

长期以来，由于企业对变压器三相负荷不平衡的运行管理不够重视，一直没有―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。

2.3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。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1000m以上，造成末端电压过低，

3.变压器的节能技术措施

3.1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、材料等诸多因索有关，是―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”。

3.2新型导线的应用。配电变压器的导线可以采用无氧铜，以降低线圈内阻，从而有利于降低配电变压器运行中的铁损和铜损，进而降低配电变压器的运行损耗。例如，目前已经投入使用的高温超导配电变压器，就是采用了超导线材取代了传统的铜芯线材，从而降低了变压器的损耗，同时，还间接提高了变压器的抗短路性能。

3.3优化磁体材料。配电变压器的磁体材料也可以进行改进优化，以降低磁滞损耗。近年来，研究颇热的非晶合金材料，相较于传统的磁体，具有更加优良的磁化和消磁性能，利用这一类材料制作铁芯，不仅可以明显降低配电变压器的铁损，而且还能够降低配电变压器的无功损耗，提高配电变压器的运行经济效益。

3.4改进制造工艺。在制造工艺上实施改进，以降低配电变压器的运行损耗。例如，采用现代计算机控制的数控加工系统，对变压器内部的硅钢片进行加工，从厚度、界面形状等，都完全能够实现精确控制。目前的加工精度已经达到0.18mm，如此薄的硅钢片的应用，大大降低了配电变压器运行过程中的空载损耗。

3.5布置新结构。除了应用新型材料、新型加工工艺等技术手段之外，还可以通过采用新的结构布置形式等手段来降低配电变压器运行中的损耗。目前的研究热点主要集中在两个方面：采用新型绕组结构和采用新型线圈布置方式。

①采用新型绕组结构

传统的绕组结构具有损耗过大、抗谐波干扰能力差等缺点，通过研究，可以根据不同的配电电压等级选择新型绕组结构，如采用自粘型换位导线来控制漏磁走向，进而实现对绕组损耗的控制，以提高配电变压器的运行效益。

②采用新型线圈布置方式

根据涡流的流向，合理选用横向或者纵向线圈布置形式，以控制涡流损耗降到最小，从而降低配电变压器的运行损耗。

结束语

为了保证国民经济的可持续发展，在当前能源供应十分紧张的情况下，唯有大力推进节能，而配电变压器的节能又是输配电网节能的重中之重。要认真做好配变的节能还涉及到许多方面。对运行部门来说，如何做好变压器的经济运行，在规划设计时如何正确选择变压器的台数和容量等。必须做好产品的优化设计，在生产过程中采用先进的工艺等。

参考文献

[1]马占军.试析变压器节能增效的措施[J].河北能源职业技术学院学报，2001（01）

[2]许庆国.浅谈变配电变压器的节能措施[J].有色冶金节能，1996（06）