变压器的节能降耗（精选10篇）
变压器的节能降耗 第1篇
现如今, 我国推广使用的节能型变压器最主要包括SH11和S11, 以用来取代S9系列的变压器。下面就上述三种系列的节能变压器的性价比进行分析。
1.1 S9系列的节能变压器
此系列的节能变压器在结构上进行了一些改进, 变压器铁芯使用低损耗的硅钢片制造而来, 相较于S7系列的变压器其空载损耗降低了大概百分之十一以上, 其负载损耗则下降了百分之二十以上。通过九十年代后期农网改造中对S9系列的应用, 现如今S9系列已经逐渐取代S7系列, 并在国内得到了广泛的使用。
1.2 S11系列的节能变压器
早在六十年代的时候此系列已经在某些发达国家得到了推广应用, 最近几年也在我们国家得到了逐步的使用。S11系列的变压器铁芯是使用硅钢片带材通过连续卷绕而形成的, 因为铁芯没有接缝, 使得导磁性得到了极大的改善, 并降低了变压器的运行噪声、空载损耗和空载电流, 是现如今较为先进的一种节能型变压器。它的优点就在于相较于S9系列的节能型变压器其空载损耗降低了百分之十到二十五;随着变压器容量不断的降低, 空载电流也会相应降低, 通常情况下, 其空载电流都是叠片铁芯的二分之一左右;此系列变压器的噪声要明显小许多, 能有效减少其对城镇所造成的噪音污染。
1.3 SH11系列的节能变压器
自二十世纪八十年代此系列的节能变压器被研发出来以来, 其在发达国家中便得到了广泛的应用。此系列的节能变压器使用无向非晶体钢板作为铁芯材料, 相较于以前的硅钢片其损耗大概为三分之一到四分之一之间, 是损耗很低的一种铁芯材料。相较于硅钢片, 无向非晶体钢板的厚度则要薄许多, 并且宽度也要更窄一些, 进而在使用中存在一定的局限性。但伴随非晶体钢板不断降低的价格, 其优点也逐渐被人们所认可。此系列的节能变压器具备非常好的节能效果, 使用非晶合金材料所制出来的变压器相较于S9系列其空载损耗减小了百分之七十到八十。
2 节能型变压器的运行分析
相较于S9系列的变压器, S11系列的变压器更为先进, 其空载损耗更低, 从而大大提升了产品的节能水平。尽管SH11系列的变压器相较于S11系列的变压器优点更为突出, 然而其仍旧存在一定局限性, 因此下面就S11系列的节能型变压器运行进行大致分析。
2.1 S11系列变压器的运行损耗分析
负载损耗和空载损耗共同构成了变压器有功功率损耗, 空载损耗为一个常数, 不会随着变压器负载的改变而产生变化。然而负载损耗与变压器负载平方呈正比例关系。
2.2 S11系列变压器的经济效益分析
相较于S7系列的变压器, S9系列变压器的空载损耗下降了百分之十, 负载损耗则下降了百分之二十五。然而S11系列是通过对S9系列进行结构改造而得来的, 它采用超薄型的硅钢片, 使得空载损耗得到了进一步的降低。现如今, S11系列的变压器与S9系列的变压器在节能效果方面明显存在差异。相较于S9系列变压器, S11系列的变压器具备更好的节能效果, 假如在全国的电力市场中, 将五百万台老式的变压器都用S11系列的变压器来取代, 那么每年可以节约资金两百多亿元。所以, 现如今使用S11系列变压器的用户越来越多了。
3 节能型变压器节能运行方式的几点思考
3.1 对三相负荷的平衡度加以调整
在负载相当的情况下, 假如三相平衡处在极端状况, 那么其损耗将会比平衡状态下的三倍还要多, 同时其无功功率的消耗状况也相同。通过规程标示我们可以得知, 在配电变压器的出口处其电流不平衡度在百分之十以内, 分支首端和干线的不平衡度则在百分之二十以内, 中性线流量在额定电流的四分之一以内。因为配电系统的相电流数值非常不稳定, 这与安全性和节约要求不符, 并且会造成线路损耗的增大。除此之外, 不平衡还会造成电流零序, 致使消耗增多, 让某些金属零件温度超标, 从而引发故障。要想实现平衡运行, 则需对电网构造进行适当改造, 确保负荷可以平均分担, 如此一来便需要对辅助管理予以加强, 对平衡度进行周期性的检测, 按照负载管理系统要求对信息技术等进行全局性连续性的关注。
3.2 对配变容量进行合理安排
按照用电量大小的不同对最佳运行区中变压器供用户的使用进行调配, 如此一来可以使变压器的损耗得到有效降低。在农村配网中, 某部分的变压器轻负荷时间长耳高峰负荷时间短, 进而形成“大马拉小车”的状况。
3.3 进行适当无功补偿
科学布置无功补偿, 维护系统电压, 让各项指标都能维持在一个稳定的数值, 避免无功长度过大运送的状况发生, 如此一来便能极大的降低消耗, 并且也能使设备使用率得到相应提升。所谓的集中补偿是指对主变现存无功损耗进行有效控制, 这样对降低线路无功电力有帮助, 从而很好的控制住电网产生的无功消耗, 但它自身并不会对配电网的无功消耗产生任何作用。因为用户采用的无功功率要和配电线路结合使用, 所以, 为了彻底控制无功功率进而减少线路的损耗, 便需要就地平衡, 按照机器运行状况进行随时补偿, 这样不但能使线路损耗减少, 同时还能使功率因素得到提升, 进而降低变压器自身损耗的功率。
3.4 对配电网进行经济调度
在配电网运行安全的基础上对配电网进行经济调度, 从而降低配电网线的损耗。对于主变在两台及其以上的变电所, 由于变压器技术水平存在一定差异, 并且变压器各项消耗也要按照负荷形成特殊的路线变化, 因此在使用变压器之时, 要选择技术参数合适, 并采取最恰当的运行方式。假如变压器工作时使用的极限可以得到确定, 便需要变电所人员长期坚守负荷, 随时调整变电器工作的状态, 尤其是要将工作次数极可能的控制在最小范围内, 从而使操作频率得以降低。
3.5 对变压器分接开关加以调节
在测量变压器之时一定要分开处理开关, 如此一来才能使变压器的操作稳定。一来, 可以合理控制电量消耗, 进而使企业工作的能力得到提升, 二来, 也能提升供电水平, 让供电的满意度得到提升。
4 结语
能源不仅为经济发展提供动力, 同时也为人类生存提供物质保障, 而在经济发展中被广泛应用的一种能源传输设备变压器则关系着电力企业的生存发展。在变压器整个生产、制造、设计、运行等众多环节中, 对变压器运行台数以及经济容量进行分析, 也就是选择节能型的变压器, 并在其高效率运行下实现节能目的也就显得尤为重要了。
摘要：伴随社会经济的不断发展, 电力事业也迎来了其发展的高峰期, 在变压器的性能方面电力用户也提出了更高要求。现如今, 提升配电系统效率, 降低变压器的损耗则变成了我国电力系统在节能方面最为关键的一环。文章就各种节能型的变压器性价比进行了大致研究, 并对其运行方式做了简要论述, 从而为节能型变压器的运行方式作了一番思考, 以期为我国节能型变压器的运行提供可供参考的意见和建议。
关键词：节能型变压器,性价比,运行方式
参考文献
[1]单晓红, 曾令通, 王亚忠.节能型变压器节能运行方式的探讨[J].电力系统保护与控制, 2009, (08) :104-106.
[2]尹伟, 陈杰, 易本顺.基于模糊控制的配电变压器节能运行装置[J].电力自动化设备, 2009, (05) :74-77.
[3]孙鹏.如何实现住宅小区配电变压器的节能运行[J].今日科苑, 2010, (20) :73.
[4]余悦兰.高等院校变压器节能运行方案探讨[J].建筑电气, 2011, (07) :33-37.
基于建筑节能的变压器选择 第2篇
关键词 变压器；建筑节能；供电；配电
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0184-01
建筑能耗是指民用建筑运行过程中消耗的能源，即民用建筑采暖、通风、空调、照明、生活热水、炊事、家用电器以及其他在建筑中安装使用的设备运行能耗。建筑节能是实现我国节能减排重大战略决策的主要任务。建筑节能是指加强能源管理，采取新技术、新设备、科学经济的使用能源、减少能源从生产到消费各个环节中的损失，高效综合地使用能源。建筑节的核心提高能源综合利用的效率。随着社会经济的发展，各种建筑物一栋栋建成，建筑物的耗能量也不断被刷新。建筑物中使用的电能的消耗量是各种能量增加最多的，建筑能耗占社会总能耗近35%。目前，国家对建筑节能也逐渐重视，建筑物的电能节能是指在保证用电质量和用电安全的情况下，节约电能、降低能耗、提高经济效益。变压器的能量损耗是建筑物用电设备总能耗达10%以上，是电能损耗最大的部分，而且随着运行年限的增加，这一比率还将增加。因而如何优化选择变压器在建筑节能上具有重要的意义。
1 变压器型号的选择
变压器的選择应根据建筑物的用电负荷的种类和用电特性来选择，此外还与变压器的型号、负载率、运行方式、一次性投资额、使用期限、功率因数等有关。因此，变压器的选择需要对所选变压器的综合的经济指标进行比较，最终选定变压器。
近年来我国变压器生产商就变压器的损耗降低、性能提高、生产成本为目的对变压器的材料和结构进行了优化设计，推出众多新型变压器。常见的新型变压器有：S11型叠片式配电变压器、S11型卷铁芯配电变压器、S11～S13型立体卷铁心变压器、SH13～SH16型非晶合金变
压器。
S11型叠片式配电变压器。其具有低损耗、低噪声、抗短路能力强、抗冲击性好及良好的运行经济性等特点，空载损耗降低了20%～35%。
S11型卷铁芯配电变压器空载电流较小、功率因数高，运行损耗低、噪声水平低（30 dB～45 dB），运行可靠性高；但维修难度大。
S11～S13型立体卷铁心变压器产品体积小，节省了安装空间，节约材料15%左右。励磁电流减小、谐波降低、空载损耗小、噪声小。变压器适用容量范围大，目前可达到3 150 kVA。
SH13～SH16型非晶合金变压器的导磁性能极好；空载损耗比硅钢片铁芯变压器降低70%～80%；制作工艺处理方便，制造过程无污染物排除；耐腐蚀。
2 变压器运行方式的选择
变压器运行方式的选择与负荷种类和特性有关，应根据每个用户的具体情况而定。除了变压器的经济运行之外，变压器还应满足安全、可靠、优质运行等要求。对于重要用户，还应突出供电可靠性和灵活性；对于二级和一级负荷应选择2台或多台变压器，保障在任何一台变压器发生故障或检修停运状态下，供电负荷70％~80％不受影响；对于供电范围较大的用户，应当考虑供电范围的半径不宜超过500 m，这将造成线路损耗增加和电压质量下降的问题，宜采用多点或将变压器设置在负荷中心供电，以保证变压器的经济和优质运行；对负载波动大且长期运行的负载，可通过增设小容量变压器作或有载变压器作为调节。由于电网多是感性网络，通常采用并联电容对无功功率进行补偿，这一措施能产生显著的节电效果，按照从源头就地补偿的原则配置安装移相电容器，若在变电室低压母线侧安装，可采用分组自动控制方式运行，保证功率因数达到0.9以上。
3 变压器数量的确定
合理的选择变压器的台数，既能提高变压器的利用率，又能降低变压器的空载损耗。我们应根据实际电网用户数、负荷密度等情况，采用单相、主从变压，其中一台是主变压器其接最大负荷电量，另一台为从变压器所接负荷按低负荷状态选择、并列运行变压器等多种形式供电，降低一些应高峰用电导致变压器的空载损耗，提高变压器的利用率。但在下列特殊情况应设专用变压器。
1）当共用变压器上的动力严重影响照明质量时，可设照明专用变压器。
2）当出现季节性用电高峰时，可设专用变压器。
3）当接线为Y，Yn0的变压器，单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流的25％时，可设单相变压器。
4）当某些特殊设备需要时，可设专用变压器。
4 变压器的容量的确定
变压器容量的选择涉及到供电电压的质量、供电系统投资的大小及经济运行等。一般建筑供电变压器的选择，首先应根据负荷的计算容量与负荷特点选择合理的变压器台数和容量，同时考虑变压器容量负载系数。采用经济运行的方法选择变压器的容量。这样做既能保证所供电电压的质量也能减少不必要的电能损失。对变压器的长期运行具有重大的经济意义。
5 小结
建筑物变压器的选择是建筑物节能中的一项重要经济技术活动，是在确保建筑节能的情况下变压器安全经济运行与满足用户对供电质量和可靠性要求的基础上，以变压器的低的损耗参数为前提，将变压器的节能与经济统一作为选择的出发点。在这一出发点上选择变压器应考虑变压器在合理分配负荷的情况下：变压器的损耗小，变压器容量大，减少变压器台数。此外应选用新型节能变压器产品。
建筑物变压器节能还与采用先进有效的节能产品和控制工艺，以及采取各种措施提高系统功率因数的。建筑物电力的节能还与合理选定供电中心，减少负载产生的电力谐波，降低线路损耗有密切的关系。此外，为提高变压器综合的运行效率，还应根据建筑物实际负载电流的大小决定投入变压器的台数和运行方式，也可根据各变压器的参数，综合确定切换运行方式的电流大小，并合理选择改变变压器运行方式的
时间。
参考文献
[1]高庆敏.基于变压器经济运行节电技术研究[I].电气应用,2006,25(4):47-50.
[2]徐永根.工业与民用配电设计手册[M].北京:机械工业出版社,2002.
[3]刘介才.工厂供电[M].北京:水力电力出版社,1994.
[4]辜承林,陈乔夫,熊永前.电机学[M].华中科技大学出版社,2005.
[5]张丽萍.浅谈变压器节能措施[J].油气田地面工程,2009,28(4):5l-52.
[6]王金丽,盛万兴,向驰.非晶合金配电变压器的应用及节能分析[J].电网技术,2008,32(18):25-29.
变压器容量的节能配置 第3篇
关键词：变压器,容量,选择,节能
随着国民经济的飞速发展, 对电力需求快速增长, 电力建设也加快步伐, 但能源的过度消耗加剧了环境的恶化, 节能减排的呼声也越来越强烈, 作为国民经济支柱的电力行业首当其冲。电力在输送的各个环节均存在不同程度的损耗, 而变压器广泛配置在各个环节中, 一般来说, 从发电到用户需要经过3~5次的变压过程, 电能穿过变压器时要产生有功功率和无功功率的损耗。由于变压器的数目多, 总容量大, 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%左右。对全国来说, 意味着全年总的电能损耗为2500多亿度, 相当于三个中等省份用电量之和, 如果在这些损耗中节约10%, 折算成碳排放相当于2492.5万吨的二氧化碳。
变压器损耗包括空载损耗和负载损耗, 随着变压器的制造技术的发展, 两种损耗都有大幅下降, 但是, 在变压器的发展过程中, 磁性材料的制造技术方面取得更快的进展, 这就导致空载损耗的下降速度远远超过负载损耗的下降速度。因此, 在电网规模不断扩大的趋势下, 合理的配置变压器容量, 降低变压器损耗, 提高供电能力和供电质量, 对于节约能源、缓解电力短缺、保护生态环境、加速国民经济发展都具有十分重要的意义。
1 变压器容量选择存在的问题
变电容量和台数是影响电网结构、供电可靠性和经济性的重要因素, 因此变电站容量和变压器台数是电网规划中必须决策的问题。长期以来, 在变压器容量的配置设计中, 强调系统的安全运行而忽视了经济运行, 仅根据最大负荷来配置变压器容量与台数, 这不仅造成变压器损耗过大, 也在一定程度上降低了供电能力和供电可靠性。如果按照变压器在最大负荷时效率最高来选择容量, 则只是在变压器输出功率恰为最大负荷时效率最高, 但变压器并不是时刻保持满负荷运行。
目前, 变压器容量配置的常用方法包括:“手册”法、按年费用选择变压器容量、最佳负荷系数法。“手册”法只是从满足负载容量要求的角度提出的, 其经济效益要从节约资金和节约能源两方面加以综合比较;从年费用的角度选择变压器的容量考虑了一次性投资费用和年运行费用, 但较少考虑供电可靠性和节约能源的要求;采用变压器的最佳负荷系数βzj选择变压器容量是以变压器效率最高为出发点, 公式如下:
但是从实践经验不难看出, 供电系统运行时变压器容量偏大, 一次性投资就会增加。通过变压器效率的曲线可以知道:当变压器负荷系数在β=βzj点运行时其效率为最高;当β>βzj时, 随β的增加其效率下降缓慢;而当β<βzj时, 随β的下降其效率下降较快, 通常为β>βzj时下降速率的4倍左右。在工业企业中, 由于各种因素的影响, 变压器负荷率变化时, 其β<βzj时运行概率较β>βzj时大得多。由此可见, 用βzj来选择变压器容量并不能达到满意的效果。
2 按功率损耗最小选择变压器容量
对于双绕组变压器, 有功功率损耗为:
式中:P0为变压器空载有功功率损耗, 也称为铁耗;Pk为变压器的短路有功功率损耗, 也称为铜耗;β为变压器的负荷系数, 即变压器的计算负荷与其额定容量之比, β=S/SN。
变压器的有功功率效率为:
式中:cosφ2为变压器低压侧的功率因数。
当铜耗与铁耗相等时, 变压器的效率最高, 因此, 变压器有功功率效率最高时的负载率为:
变压器最高的有功功率效率为:
分析式 (3) 、 (5) 可知, 欲提高变压器运行的效率, 制造厂应尽量降低P0和Pk的绝对值, 电力用户应尽可能地提高功率因数。变压器的变压过程是借助电磁感应实现的, 它相当于一个感性无功负荷, 因此, 变压器在运行中, 除损耗有功功率外, 还存在无功功率损耗, 并且无功功率损耗远大于有功功率损耗。变压器空载时电源侧的励磁功率损耗为:
式中:S0为变压器空载试验时电源侧的视在功率;I0%为变压器空载电流的百分数
同样, 变压器额定负载时所消耗的漏磁功率为:
式中:Sk为变压器在短路试验时电源侧的视在功率;Uk%为变压器阻抗电压的百分数。无功电流通过变压器时, 也会造成变压器消耗有功功率。为了计算方便, 将无功功率折算为有功功率, 引用无功功率的经济当量K, 它是每减少1kvar无功功率消耗时, 导致连接系统有功功率损耗下降的数值, 单位是kW/kvar, 它的数值取决于从发电厂至电力用户的送电距离、电压变换次数, 电网无功补偿情况。大致的估值, 35kV~100kV降压变压器, K值取0.1, 6kV~10kV降压变压器, K值取0.15。变压器的综合功率损耗为:
考虑变压器有功功率、无功功率损耗综合效率最高时的负载率为:
通过比较可以发现, 选的变压器功率损耗最小, 比按功率效率最高时的负载率选择变压器容量大一个容量等级。因为同一型号的变压器的最高效率是随着其容量的增大而略有增加, 每上升一个容量等级, 其有功功率的最高效率也会平均增加。在某一负载下, 选某一级容量最高, 但比选大一级容量, 它虽不是功率效率最高, 仍比其选小一级容量时的功率效率还是高。另一方面, 变压器的容量不是连续的, 而是离散的, 按连续函数求极值的方法是不严密的。
3 结语
变压器的节能降耗 第4篇
【关键词】节能；变压器；性能与结构；能耗
1.节能型变压器的概念
“节能型变压器”是性能参数空载、负载损耗均比GB/T6451平均下降10%以上的三相油浸式电力变压器（10kV及35kV电压等级）；产品性能参数空载、负载损耗比Gwr10228（组I）平均降低 10%以上的干式变压器。
2.节能型变压器的类型和优点
我国变压器的发展经历了几个阶段，国家在节能方面的重视从未发生过改变。上世纪80年代中期，我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器在全国范围内淘汰正在电网运行的JB1300-73和JB500-64标准的高能耗变压器。从1998年开始，我国政府又不惜代价地在全国推行两网改造，用S9系列配电变压器取代S7系列。与S9一样，作为第七代节能产品的还有非晶合金变压器、卷铁心变压器、全密封变压器等。
但这先后两次全国大规模的更新换代，新产品仅比老产品降低空载损耗约8～15。目前市场上已出现了比S9系列更节能的产品，如S10、S11系列等。节能在变压器领域仍在继续。
卷铁心配电变压器（sll型）。
这种变压器早在60年代已被一些发达国家所采用，近年来在我国逐渐推广，在国家电网第二期农网改造中尤为突出。卷铁心变压器的优点：降低变压器空载损耗约10-25%，依变压器容量而变；降低空载电流，一般为叠片铁心的5O%；变压器噪音显著降低，小型变压器可做到37-42dB，减少对城镇噪音污染。
a.单相配电变压器（D1O型）
此类变压器多为柱上式，便于安装并靠近负荷中心，通常为少维护的密封式。与同容量三相变压器相比，空载损耗和负载损耗都小，有效材料用量也少，价格低20—30%。
b.非晶合金配电变压器
非晶合金配电变压器的空载损耗昆硅钢片的下降70—80%，至今未全面推广使用的根本原因是价格较高。
c.干式配电变压器
由于结构简单、维护方便、防火阻燃、防尘等特点，被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合。主要有两类产品；环氧树脂干式变压器和浸渍式干式变压器（或称做Nomex纸型）。
3.干式配电变压器（SCB系列）的特点及结构
3.1干式变压器的概念
干式变压器是依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路、机械设备等变压器，在电力系统中，一般汽机变压器、锅炉变压器、除灰变压器、除尘变压器、脱硫变压器等都是干式变压器，变比为6000V/400V和10KV/400V，用于带额定电压380V的负载。简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。
3.2干式变压器形式
a.开启式：是一种常用的形式，其器身与大气直接接触，适应于比较干燥而洁净的室内，（环境温度20度时，相对湿度不应超过85%），一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。
b.封闭式：器身处在封闭的外壳内，与大气不直接接触 （由于密封，散热条件差，主要用于矿用它属于是防爆型的）。
c.浇注式：用环氧树脂或其它树脂浇注作为主绝缘，它结构简单，体积小，适用于较小容量的变压器。
3.3干式变压器特点及结构
相对于油式变压器，干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的系列，损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。
a.干式变压器的温度控制系统
干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。
b.干式变压器的防护方式
根据使用环境特征及防护要求，干式变压器可选择不同的外壳。通常选用IP23防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若须将变压器安装在户外，则可选用IP23防护外壳，除上述IP20防护功能外，更可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但IP23外壳会使变压器冷却能力下降，选用时要注意其运行容量的降低。
c.干式变压器的冷却方式
干式变压器冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。
d.干式变压器的过载能力
干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况（起始负载）、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数等有关，若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。
目前，我国树脂绝缘干式变压器年产量已达10000MVA，成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。随着低噪（2500kVA以下配电变压器噪声已控制在50dB以内）、节能（空载损耗降低达25%）的SC（B）9系列的推广应用，使得我国干式变压器的性能指标及其制造技术已达到世界先进水平。
4.干式变压器的发展前景
随着干式变压器的推广应用，其生产制造技术也获得长足发展，可以预测，未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展。
a.节能低噪：随着新的低耗硅钢片，箔式绕组结构，阶梯铁芯接缝，环境保护要求，噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入，将使未来的干式变压器更加节能、更加宁静。
b.高可靠性：提高产品质量和可靠性，将是人们的不懈追求。
c.环保特性认证：以欧洲标准HD464为基础，开展干式变压器的耐气候（C0、C1、C2）、耐环境（E0、E1、E2）及耐火（F0、F1、F2）特性的研究与认证。
d.大容量：从50～2500kVA配电变压器为主的干式变压器，向10000～20000kVA/35kV电力变压器拓展，随着城市用电负荷不断增加，城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心，35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用。
e.多功能组合：从单一变压器向带有风冷、保护外壳、温度计算机接口、零序互感器、功率计量、封闭母线及侧出线等多功能组合式变压器发展。
f.多领域发展：从以配电变压器为主，向发电站厂用变压器、励磁变压器、地铁牵引整流变压器、大电流电炉变压器、核电站、船用及采油平台用等特种变压器及多用途领域发展。其中，用于城市地铁及轨道交通的干式牵引变压器，电压有10、20和35kV三个等级，容量有800、2500和3300kVA，为减少谐波污染，从12脉波整流发展到24脉波整流；举世瞩目的长江三峡世界最大的840000kW发电机的励磁变压器，已由顺特厂研制成功，并通过了国家验收。
新型节能变压器应用推广的意义 第5篇
根据有关资料的估算:从发电到供电, 一直到用电的过程-广义电力系统中的各种电气设备 (包括发电机、变压器、电力线路、电动机等) 全部的电能消耗约占发电量的28%～33%。这对全国来说一年就有3178～3746亿kW·h的电能损耗在运行的电气设备中, 相当于10个中等用电量的省的用电量之和。这说明节电潜力非常之大, 但也说明我国电网线损率过高, 是世界上产值能耗落后之国。
我国电网的线损率高达8.7%, 而德国仅为4.6%, 落后之因是:一是我国电网结构落后, 网架薄弱, 如电网中中小型老旧高能耗变压器拥有量太大, 缺乏调节能力, 造成事故率高, 线损率高;二是电网运行管理落后, 强调安全运行, 忽视运行;三是陈旧的观念和粗放性管理促成线损率过高。总之, 造成我国电网损耗大的主要原因是, 我国城乡电网结构和电网结构中及电网运行管理中含量太低。
变压器在整个电力系统中是一种广泛的电气设备, 一般说来, 从发电、供电一直到用电, 需要经过3～5次的变压过程, 其自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。由于变压器台数多, 总容量大, 所以在广义电力系统 (包括发、供、用电) 运行中, 变压器总的电能损失占发电量的10%左右。这对全国来说, 意味着全年变压器总的电能损失为1100亿kW·h以上, 相当于3个中等用电量的省用电量之和。
我国变压器损耗电能如此之大, 是由于我国的城乡电网中和企业电网中老的高能耗变压器数量太大之故。城乡电网中不仅有大量六、七十年代老旧变压器, 有些单位还有四、五十年代变压器在运行, 总计有1百多万台, 占拥有量的40%以上。由于老旧变压器拥有量大, 造成我国电网线损率过高。使我国电网结构中科技含量远远落后于发达国家。老旧变压器长期超期服役, 更新速度慢, 其主要原因是我国普遍存在资金短缺以及耗能设备更新观念落后, 管理落后和技术经济决策失误所造成的。
2 变压器更新换代的决策
在新世纪, 在城乡电网改造中, 我们要运用知识经济和科学技术, 加速老旧变压器的更新换代。
在变压器更新换代中要有科学决策。
(1) 树立商品经济中优胜劣汰的竞争观。
化耗能设备管理的决策要求人们必须从产品经济观念转变为商品经济观念;从封建闭锁的小农经济观念转变为商品经济中的竞争观念, 竞争的就是优胜劣汰。
(2) 树立耗能设备技术磨损观念。
耗能设备管理的科学的主要基础, 从经济寿命观念出发, 把产品经济的物质磨损观念转变为技术磨损观念。耗能设备的经济寿命系指耗能设备在制造过程中, 不仅考虑设备的物质磨损, 更主要的是按技术磨损确定设备的使用年限。耗能设备的"技术磨损"系指耗能设备在使用过程中, 一旦社会上制造出的新设备, 其技术性能和经济效益已比原设备继续使用优越时, 就应按技术磨损进行决策更新设备。
(3) 加速老旧变压器更新换代是经济效益不好的企业的重要举措之一。
因为亏损的企业要想生存下去, 必须走扭亏为盈之路。加速老旧变压器更新换代, 这是低投入高产出的经济决策。
3 变压器更新换代的节电潜力与社会效益
当前我国老旧变压器更新换代时, 对老旧变压器淘汰要做到劣中汰劣, 对新型变压器选型要做到优中选优, 不要单纯立足于变压器资金投入少, 更要充分考虑到运行中的节电效果, 因此不应选择投资少能耗高的S7型变压器, 应选择投资大节电效果好的S9型和非晶态变压器, 由于节电效果好, 多花的投资能很快收回。
3.1 老旧变压器更新要劣中汰劣
当前许多企业中有多台老旧变压器, 虽然加速老旧变压器的更新换代能为企业带来可观的经济效益。但由于老旧变压器数量大, 不可能在一年内把所有的老旧变压器全部更新掉, 必然逐年更新, 所以, 在多台老旧变压器淘汰中要劣中汰劣, 通过定量更换掉损耗最大的老旧变压器, 即淘汰技术特性最劣者。即用相同的投入资金取得最大节电效果。例如:大连化工厂有2台60年代的15000kVA老旧变压器, 其中1号是1961年产品, 2号是1963年产品, 按常规必然更新1961年出厂的1号变压器。但通过定量的优化计算, 更新1号变压器全年节电64万kW·h, 而更新2号变压器全年节电154万kW·h。由此可见, 更新1963年出厂的变压器全年多节电70万kWh。所以在电网改造和运行管理中老旧变压器更新淘汰中, 不要完全根据出厂年限, 应通过定量计算, 做到劣中汰劣。
3.2 备用变压器可暂不更新
有些重要用电负载都有备用变压器。备用变压器为保证安全供电, 只有在运行变压器故障和检修时才投入运行。每年运行时间很短, 如备用变压器更新, 其更新资金30年不能收回。但注意要把老旧变压器中的劣中之优留下做备用和特殊贮备。
例如:兰州石化分公司变电所中都有二台老旧变压器, 一台运行一台备用, 每个变电所仅更新一台变压器投入运行。另一台备用变压器不更新。全年总节电量58万余kW·h。同时比全部更新变压器节约资金近百万元, 并减少了容量贴费80余万元。
3.3 新型变压器选型要优中选优
当前我国推广的高效变压器主要是非晶态和S9型, 因此, 老旧变压器更新的是以节能型的非晶态和S9型变压器代替老旧变压器;而新型变压器选型的计算是以S9型代替S7型变压器。由于配电变压器面大量广, 所以我们选取10/0.4kV的630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA做典型实例运算。由计算结果得知:购S9型变压器虽然比购S7型变压器多花投资1万元左右。但其资仅用1～2年可收回, 投资收回后, 在变压器寿命期内总的节电效果为20～40万kW·h, 总经济效益为13～28万元, 所以, 加速老旧变压器更新换代, 购置S9型变压器是企业减亏增效之路。
3.4 电炉变压器容量选择的节电降耗
由于电炉变压器过载能力很强, 人们习惯选取投资少、容量小的变压器。其结果既浪费了电能, 又增加了电费的成本。如根据优化定量计算, 把变压器容量增大, 既减少电耗又降低成本。
例如:兰州石化分公司, 把2250kVA电炉变压器更新为3200kVA变压器。全年节电16万多kW·h, 更新设备的投资不到二年即可收回, 同时由于容量的增大, 又提高了变压器供电的安全可靠性。
4 结束语
综上所述, 加速我国的老旧变压器更新换代, 优选S9型变压器, 其节电潜力按1%～2%计算, 每年可节电100～200亿kW·h, 创造经济效益近百亿元。由于大量节约能源, 保护了环境, 节约了地质资源, 利在当代, 功在千秋。同时使我国电网线损下降, 缩小与国际上的差距, 这也是为振兴中华做出的一份贡献。
摘要：加速老旧变压器更新换代是降低电网损耗的重要途径。老旧变压器淘汰要劣中汰劣, 新型变压器选型要优中选优。由于节电潜力大, 更新所花费的投资, 短期内可收回。
关键词：变压器,节能,电气设备
参考文献
[1]西安交通大学等编著.短路电流实用计算方法.北京:电力工业出版社, 1982.
[2]徐树铨主编.电力变压器运行.北京:水利电力出版社, 1993.
[3]华北电力学院主编.电力系统故障分析.北京:电力工业出版社, 1980.
[4]国家经济贸易委员会电力司主编, 中国电力企业联合会标准化中心汇编.电力技术标准汇编.电气部分 (第4册) .变压器 (含电抗器、互感器) .北京:中国电力出版社, 2002.
[5]关金锋主编.发电厂动力部分.北京:中国电力出版社, 1998.
非晶合金变压器的节能发展前景 第6篇
非晶合金材料是20世纪70年代问世的一种新型合金材料, 它采用国际先进的超急冷技术将液态金属迅速直接冷却 (其冷却速度大约为105~107K/s) , 形成厚度0.02~0.06mm的固体薄带, 得到原子排列组合上具有短程有序、长程无序特点的非晶合金组织。这种合金具有许多独特性能特点, 如优异的铁磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度、高电阻率等。从微观结构上讲, 晶态的原子是周期性有序地排列的, 而非晶合金其原子杂乱密堆排列, 任意分布。用于变压器铁芯材料的非晶合金, 主要以铁、镍、钴、铬、锰等金属为合金基, 并加入少量的硼、碳、硅、磷等元素所制成的合金, 具有良好的铁磁性。非晶合金薄带的制造工艺与传统的硅钢片制造工艺有很大不同, 硅钢片的制造过程需经过多道工序;而非晶合金材料是以非常快的速度冷却凝固成0.02~0.06mm厚的合金薄带, 此工艺比常规硅钢片成材工艺节省了6~8道工序, 节省能耗80%左右。另外, 晶粒取向的硅钢片成材率低, 仅40%~50%左右, 而非晶合金成材率可达90%。非晶合金薄带材料具有生产周期短、产量高、机械强度高、耐蚀性能好等特点。目前, 非晶超微晶软磁合金材料已制成各种各样磁性器件代替硅钢、铁氧体和坡莫合金等应用于电力工业、电子工业及电力电子技术领域。
非晶合金变压器采用全密封式结构, 可延缓变压器油和绝缘纸的老化, 不仅结构紧凑, 而且具有运行效率高、免维护的优点。非晶合金变压器由于损耗低、发热少、温升低, 故运行性能非常稳定。非晶合金变压器低压绕组为箔绕式, 损耗低、抗短路能力强、结构先进合理。变压器的联结组别采用Dyn11, 可减少谐波对电网的影响, 改善供电质量。
2 节能环保效益分析
非晶合金变压器与普通系列变压器相比, 其主要损耗的降低取决于空载损耗的大幅降低。通过直接比较2种变压器的年空载损耗成本, 来计算年节电费用, 可简单直观地体现非晶合金变压器的节能效益。以400kVA为例, 非晶配变的市场参考价格为7.6万元, 而性能比较好的S11型硅钢配变市场参考价格为6.7万元, 两者的售价比在1.13倍左右, 实际差价仅为9000元, 但年运行能耗的非晶配变比S11型硅钢配变节电4993kWh, 每年节约电费5000多元 (现广州城区商业用电电价为1.0178元/kWh) , 经过简单计算, 购买非晶合金变压器在产品运行2年后, 即可通过节约电费收回成本。按产品使用期20年计算, 在剩余的18年共可节约电费9万多元, 比新购一台变压器还多, 节能效益显著。另外, 非晶合金变压器与现行S9系列变压器相比, 空载损耗下降74%, 空载电流下降45%。
选用非晶合金为铁芯的变压器, 还有一个显著特点就是环保。经技术检测, 当非晶合金铁芯用于油浸变压器时可有效减排有害气体, 降低大气污染程度, 所以可以称其为21世纪电力设备中的“绿色产品”。对于公路、城市基础设施及住宅小区等电力负荷波动较大的领域, 非晶合金变压器的节能效益更加明显。由于节能效果显著, 可节省大量的电厂投资, 减少发电燃料的消耗, 从而减少对大气环境的污染。由于非晶合金变压器可以节电节煤, 因此大量采用不但经济效益显著, 而且有很好的节省资源与环保效果, 可以减少二氧化碳的排放量, 也相当于增加了净化空气的森林面积。
目前, 提高能源利用效率、降低能耗已成为工业发展的方向, 在电网建设的过程中, 变压器担当了非常重要的角色。电力变压器是输送电力的关键电气设备, 变压器自耗占电网损耗的30%~40%。为使变压器有效节能, 我国于7月1日开始实施国家强制性标准《电力变压器能效限定值及能效等级》。专家表示, 在完成变压器的新老更替后, 以变压器的经济运行期 (20年) 测算, 累计可节约700亿k Wh用电量, 折合标准煤3200万吨, 可减少二氧化碳排放量6900万吨, 减少二氧化硫排放量390万吨。此举将提高新型电力变压器在国际市场的竞争力。
3 发展前景
将节能环保理念融入产品设计、原材料使用及制造工艺, 为用户提供绿色产品, 已经是变压器发展的必由之路。变压器的节能环保, 一方面要求有效降低运行中的能耗和噪声, 另一方面应最大限度降低铜、铁、油、绝缘件等原材料的使用, 避免不可再生资源的过度浪费。如在设计过程中准确计算变压器的各种技术参数, 优选铁芯和导线, 确定合适的铜铁比例, 使导线产生较小的涡流, 铁芯和结构件的附加损耗尽量控制在较低水平。这样可以有效减少铜和硅钢片的使用量, 同时降低负载损耗。选用高导磁、低损耗的进口优质硅钢片制造铁芯, 则可从原材料上保证变压器具有较低的空载损耗和低噪声性能。目前, 国内已经有些厂家生产的500kVA及以下非晶合金变压器的噪音可达到小于45dB。
此外, 先进工艺也是制造节能环保变压器必不可少的。如合理的线圈设计, 广泛使用换位导线制造低压大电流线圈, 普通导线间进行完全换位, 有效降低线圈的涡流损耗和环流损耗;先进的密封结构设计, 选用优质的密封元器件, 严格密封部位金属件的加工精度, 焊接面采用双面焊工艺, 严格油箱检验过程, 最大限度控制变压器在运行过程中的渗油漏油。
由于非晶合金变压器采用了新材料和新技术, 工艺复杂, 因此其产品价格较传统变压器高, 一般比同型号传统变压器高30%左右。但由于其节能效果显著, 运营成本较低, 所以其综合使用成本较传统变压器低。为贯彻落实国家节能减排政策, 发挥电网企业节能减排与低碳发展的表率作用, 加大节能降损工作力度, 南方电网公司近年来也大幅增加非晶合金配电变压器的使用比例, 降低了设备空载损耗, 对降低线损和提高经济效益意义重大。
4 结束语
国家在能源规划中, 明确了具体节能目标, 节能作为近几年的工作重点, 市场迫切需要新型可靠的低损耗变压器来更新换代, 非晶合金变压器以其超低空载损耗的优势, 将逐渐取代高耗能产品, 使用后能大幅度降低电网线损, 减少系统配电损耗, 节约大量的电能, 给供电企业和用户带来可观的经济效益。预计随着国家能源政策向节能倾斜, 非晶合金变压器在城网和农网中占有率将有大幅增长, 市场前景十分看好。
小资料
非晶合金变压器:配网降损利器
变压器损耗约占配电网损30%~40%, 其中空载损耗约占变压器总损耗的50%~80%。因此降低变压器铁损是降低配电网电能损耗的主攻方向和节能的重要环节。研究数据表明, 非晶合金变压器的空载损耗值与同容量的其他型变压器相比, 可降低损耗70%~80%左右, 配电网中特别是农网中很多变压器的负载率低于20%, 因此使用非晶合金变压器节能效果显著。
与普通变压器相比, 非晶合金变压器采用全密封式结构, 可延缓变压器油和绝缘纸的老化, 不仅结构紧凑, 而且具有运行效率高、免维护的优点。非晶合金变压器由于损耗低、发热少、温升低, 故运行性能非常稳定。
目前, 大中城市一年四季对供电量的需求变化较大, 各地区为迎峰度夏常常采用大容量的变压器, 当春秋季节负荷率较低时, 空载损耗尤为突出, 配网的线损率较高。采用非晶合金变压器将可以较好地解决这一问题, 降低配网的线损率, 对配电设备的可靠运行、能源和运行费用的节约都有利。非晶合金变压器是目前节能效果最理想的配电变压器, 特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地区, 此外对风能等间歇性能源也有很好的应用效果。发达国家使用非晶合金变压器的比重已超过15%, 而我国则尚未达到1%的比例, 未来空间广阔。
变压器空载补偿在企业节能的应用 第7篇
根据用户与供电局签定的《供用电合同》中规定“高压供电的工业和高压供电装有带负荷调整电压装置的用电，功率因数为0.90以上”，“其他100千伏安(千瓦)以上用电(包括大、中型电力排灌站)，功率因数为0.85以上”。如果功率因数达不到要求时，将对电网运行造成影响，则电费单中相应包含一项“调整电费”的内容，其调整金额按照《<广东省变压器损耗及功率因数计算方法和核对表>手册》的调整率计算。
如果能较大幅度地降低调整电费的金额，则可为企业创造一定的经济效益，同时也是企业提倡节能环保的一项有力措施。基于此，本文拟采用低压自动过补偿的方法，以解决高供高计变压器的空载补偿问题，从而提高企业用电的功率因数，减少力调电费，节约企业生产成本。
1 自动控制空载补偿原理
由于低压无功补偿的采样是在配电房的低压柜完成，因此功率因数表所显示的功率因数是低压侧的实时功率因数。常用的无功补偿自动控制器是通过检测低压侧的功率因数大小进行控制，当变压器处于空载运行时，其低压侧的电流为0，功率因数为1，低压补偿柜不动作，造成变压器自身所消耗的无功不能得到补偿，而需要利用其它补偿方法解决[2]。
过补偿是一种常用的变压器空载补偿方法之一，很多人认为过补偿装置的投入会使系统损耗加大，电压升高，特别在轻载及空载的情况下更加明显，但是，实践证明，适量的过补偿却能有效减少变压器自身损耗，从而降低用户力率电费(功率因数调整电费)。
变压器属于理想元件，对同一台变压器，如果将高压侧、低压则分别接电源、负荷，那么其是一台降压变压器，相反，则是升压变压器。根据该原理，对变压器在高压则或低压则进行无功补偿，将取得同样效果，本文采用低压自动过补偿的方法。
通过在低压则添加低压电容器的方法实现[3]，并且该电容器的电源线必须接在原有补偿装置检测用电流互感器之前。工作时，通过检测低压侧的电流，对变压器进行无功补偿，当用电电流小于某一设定值时(如1A),可认为变压器处于空载状态，空载补偿电容自动投入。相反，当用电电流大于某一设定值时(如10A)，可认为企业用电开始正常，空载补偿电容自动切除，从而达到自动控制补偿的效果，而无需理会原来的低压补偿装置，其安装原理图如同1所示。
2 空载补偿容量确定
空载补偿容量的确定有两种方法如下[4]。
1)通过变压器说明书中技术数据计算空载补偿容量
根据变压器空载无功损耗计算公式
式中：Q0———空载无功损耗(Kvar)
I0%———变压器空载电流百分比
Sn———变压器额定容量(KVA)
根据变压器说明书的相关技术数据可查询到空载电流百分比I0%与变压器额定容量Sn，从而得到其空载无功损耗Q0，即空载时需补偿的容量。
如某变压器生产厂家部分产品的技术参数如表1所示。
由公式(1)，型号为SCB10-800/10的变压器，其空载时需补偿的容量Q0=1%*800=8(Kvar)。2)通过可调电容器现场确定补偿容量
安装完空载补偿系统后，将空载补偿电容换成可调的电容[5]，通过不断调节电容器的容量，同时，利用高压计量表实时监测高压则的功率因数，当高压侧功率因数为1时，所调节的电容器容量就是该变压器的空载补偿容量。
3 工程实例
大工业用电企业总电费由电度电费、基本电费、调整电费三部分构成。其中电度电费=有功用电量×电费单价，按照每月有功电量多少收取，是不能减少的;基本电费即容量费，按照企业变压器容量大小收取，是不变的;而调整电费=(电度电费+基本电费)×调整系数，因此要减少企业总电费，必须减少调整电费金额。这就要求提高企业用电功率因数，从而减小调查系数。
对某大工业用电企业在使用空载无功补偿前后的调整电费进行比较，如表2、表3所示。考核功率因数(力率)为0.90，力调电费为正时，该企业电费受罚，为负时，电费受奖。计费容量为1000KVA，基本电费为18000元。从表2,2007年3月—2008年2月期间，该企业每月的功率因数都在0.90以下，达不到供电考核要求，造成力调电费的总金额高达49147.20元，即平均每月受罚金额4095.60元。2008年3月对该企业安装空载补偿装置后，如表3所示，功率因数达到0.90以上，达到供电考核要求，力调电费由受罚变成受奖，2008年3月—2009年2月期间，力调电费总金额为-1836.45元，即每月受奖金额153.04元。由此可见，该企业安装空载补偿装置后，每月可节约电费支出4248.64元。
调整系数：根据用户实际功率因数，通过《广东省变压器损耗及功率因数计算方法和查对表》查对所得的数据。正数表示增收，负数表示减收。
4 结束语
变压器空载补偿在高压计量企业节能应用中发挥重要作用，特别是高压计量的大工业用电企业，可有效提高其功率因数，降低力调电费，经实践证明，是减少企业经营成本及推广节能环保的一项有力措施。
参考文献
[1]鲍海洋.提高功率因数实现节支降耗的措施[J].广西铁道,2009(11):22-23.
[2]罗学森.巨典矿业公司高压电容器无功补偿的缺陷及改进方法[J].广西电力,2006(6):36-39.
[3]张永刚,李普恩.大型变压器温升试验补偿电容器塔的设计[J].电器制造,2009(11):58-59.
[4]王晓刚,李儒,蚁松.大型电力变压器空载试验电源问题浅探[J].变压器,2003(6):29-31.
节能变压器在配电网中的应用 第8篇
(一) 我国配电变压器的发展历程
1.我国配电变压器的类型变革。我国配电变压器经历了SJ、SK、S7、S9、S11等几个系列的替换过程。目前S7型之前产品已被市场淘汰，S9型节能变压器成为市场主流产品。从技术性能标准来看，1964年我国颁布了第一个电力变压器技术标准GB500-64《电力变压器》又称“64”标准。主要产品型号有：SJ、SJ1、SJ2、SJ3、SJ4、SJL、SJL1。其产品特点是损耗高、效率低、性能差。因此，1973年我国颁布了第二个电力变压器技术标准GB1300-73《三相油浸电力变压器技术参数和技术要求》即“73”标准，主要产品有：S、S1、S2、S5、SL、SL1，其空载损耗值较“64”标准降低20%左右。为了达到进一步降低损耗的目的，1986年我国颁布了第三个技术标准《三相油浸电力变压器技术参数和技术要求》又称“86”标准。主要产品有SL7、S7、S8，其中损耗值较“73”标准又降低了33%。至1996年我国又颁布了第四个电力变压器技术标准《三相油浸电力变压器技术参数和要求》主要指S9、S10、S11等系列产品。其空载损耗值较“86”标准又降低了7%, 负载损耗降低21%。
2.存在的问题。我国中低配电网的供电损耗普遍很大，线损指标与国际先进水平相比存在很大差距。配电网损耗较大的原因之一就是变压器的损耗。我国经过四次技术标准的修改，变压器的损耗值已有较大的降低但仍存在差距。电力系统中配电变压器在台数上占主要比重，而在配电变压器中油浸式变压器占主要比重。目前除有少量的S11系列的变压器外，S9系列占配电变压器产量的绝大部分。在电力系统中配电变压器的损耗占输配电系统损耗的三分之一，占配电系统损耗的二分之一以上。可见配电变压器的节能潜力是相当明显，进一步降低配电变压器的损耗尤其是空载损耗值将是一个发展趋势。
3.目前降低变压器损耗的技术措施。降低变压器运行中的损耗、节约电能的主要技术措施是：改善功率因数;合理调整变压器的容量与负荷;选择最佳运行方式，控制变压器运行台数;选用节能型变压器;停用轻载变压器及采用空载自切装置以及应用变容量变压器或装设“母子变”等。其中降低变压器空载损耗是节能的关键。变压器年 (月) 能耗的高低表征了运行经济性的好坏;它取决于供电负荷特性、用电状况、年最大负荷利用小时及负荷率高低，更受到变压器本身固定损耗(铁损)大小的影响。铁损及其与满载时铜损之比，决定了变压器功耗率曲线位置的高低与具体形状。故实现变压器降损节能，必须大力发展并采用优质低耗产品，努力降低变压器空载损耗是做好节能工作的关键。
（二）节能变压器的发展趋势
1. 节能变压器将从以下几个方面进行优化。
第一是变压器在运行过程中的可靠性，要把进一步提高产品的可靠性始终放在第一位。第二是进一步降低损耗，尤其是空载损耗。第三是尽量降低噪声，随着供电深入负荷中心，配电变压器的安装地点越来越接近居民区，应尽量降低配电变压器的噪声以免影响居民生活。第四是智能组合化及发展全密封产品，降低线路损耗实现免维护。第五是发展地埋式变压器，将配电变压器放入预制好的地坑内以改善城市景观。
2. 目前我国采用的新型节能变压器。
(1) S 11系列配电变压器。S11系列的变压器包括卷铁心和叠铁心两种，卷铁心又分为平面卷铁心和立体卷铁心。S11卷铁心配电变压器(典型型号：S11-M.R)改变了传统的叠片式铁心结构，采用特制的铁心成形机将硅钢绕制成环形铁心结构。铁心无接逢极大地减少了磁阻，空载损耗比S9降低了30%。其主要特点：节约原材料、节能、改善供电品质、噪声低、机械化程度高。S11叠铁心配电变压器(典型型号：S11-M)是在S9系列产品结构设计的基础上进行开发的。主要特点是铁心采用了高导磁、低损耗的超薄型硅钢片，叠铁心使用的时间长、生产工艺成熟、结构稳定。但由于采用人工加工产品，受人为因素的影响造成质量波动，且噪声比卷铁心配电变压器大。(2)非晶合金配电变压器(SBH11-M)。非晶合金于1960年由美国加利福尼亚大学从金和硅合金中发现的一种导磁材料。1974年美国联信公司研制出铁基非晶合金，并由美国通用电气公司发现非晶合金有较低的单位损耗。1978年美国首先研制出10KVA非晶合金铁心变压器。从此，非晶合金作为配电变压器的铁心材料得到了不断的发展和应用。其特点是：空载损耗特低，与同容量新S9型配电变压器相比，空载损耗可降低60%～80%。节能效果非常明显。缺点是制造成本比较高、价格较高、体积较大。(3)干式配电变压器。干式变压器是指铁心和绕组都不浸在任何绝缘液体中，它的冷却介质为空气，所用的绝缘材料不燃烧、不污染使用环境，运行维护工作量小。干式变压器由于结构简单维护方便，并具有防火、防潮、防尘等良好的电气机械性能，被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合。主要的干式变压器有环氧树脂绝缘干式变压器、气体绝缘干式变压器、H级绝缘干式变压器。
（三）典型节能变压器与新S9型配电变压器的比较分析
1. 年损耗电量比较
现就目前运行数量较多的S9型配电变压器与S11-M.R型配电变压器及非晶合金配电变压器进行对比分析：如表1。
在计算配电变压器损耗电量过程中作如下假设：
设配电变压器年运行时间为8760h。可变损耗电量的计算采用最大负荷损耗小时法。根据本地区用电特性，设最大负荷利用小时Tmax=3500 h，功率因数Cosϕ=0.8，从τ=f (Tmax, Cosϕ) 关系曲线查得，最大负荷损耗小时τ=2450 h。设10KV配电变压器最大用电负荷Smax=0.8SN。
据计算表明：S11-M.R型配电变压器的年综合损耗电量比S9型配电变压器降低13%～17%，非晶合金配电变压器的年综合损耗电量比S9型配电变压器降低40%～42%。
2. 经济性比较
从以上的计算结果分析可看出，非晶合金配电变压器是最节能的产品，但由于其采用了先进的工艺、制造技术和进口材料，所以产品价格相对较高，比新S9型配电变压器的价格高50%左右(见表2)。但非晶合金配电变压器的年综合损耗电量比S9型配电变压器降40%～42%，所增加的变压器购入成本可在变压器运行7～8年内全部收回。按变压器的一般寿命30年左右计算，非晶合金变压器的节能效果非常可观，并且能减少环境污染，产生显著的社会效益。
针对S9型配电变压器与非晶合金配电变压器的性价比，要如何客观、合理的评价变压器?目前美国电气制造商协会依据NEMATP-1标准给出了一种特有的经济分析方法——总拥有费用法(TOC)。变压器总拥有费用法就是变压器的初始投资和其在使用期内的损耗费用之和。总拥有费用法通过比较具有不同效率水平和不同价格的变压器总拥有费用，按照总拥有费用最低来选择变压器。它是一种评价变压器能源效率比较全面的方法。该方法已成为美国的工业标准，世界上多数国家包括欧盟已将此方法作为配电变压器经济性评估的重要依据。
我国国网公司也将参照国外的经验和做法，着手制定适合我国的技术经济评价导则，用以下公式计算总拥有费用，即TOC计算法：C=Ct+A×P0+B×P k，式中C为总拥有费用，Ct为设备采购价，A为每W的空载损耗费用，P0为空载损耗W, B为每W的负载损耗费用，Pk为负载损耗W。欧洲铜业协会(国际节能机构)对比利时、荷兰的配电变压器总拥有费用进行了比较，结果是最贵的非晶合金变压器最经济。
确定A、B系数很复杂，表3是一些国家取用的A、B系数数据。
现以S9和SBH11型630KVA为例计算总拥有费用：
S9—630:C9=52000+48.7×1200+20.5×6200=237540元
SBH11—630:C11=76900+48.7×240+20.5×6200=215688元
由此可见：C11
总之，我国配电网的供电损耗普遍较大，而配电网损耗大的原因之一就是变压器的损耗。若配电网中选择和使用节能变压器，则对降低配网的供电损耗有不可估量的现实意义。目前新S9型低能耗配电变压器具有产品质量可靠、价格便宜等优点，在配电网建设改造过程中还会被继续采用;而非晶合金配电变压器、S11系列配电变压器等新兴的节能变压器在国家重视节能降损的背景下将逐渐成为市场主流产品。
参考文献
[1]赵凯, 张凌宇.节能配电变压器的经济评价[J].电气时代, 2005.11.
[2]朱晔.几种新型节能配电变压器的结构性能及应用分析[J].广西电业, 2006.7.
变压器的节能降耗 第9篇
[摘要]配电变压器在配电系统中起着关键性作用，是配电系统中的重要组成部分。电力系统的经济效益和社会效益与配电变压器的损耗率有着密切的联系。当下，我国的能源供应已出现日益紧张的状况，针对以上现象，节能降耗势在必行，因此，国家必须要采取一定的措施来推进节能降耗事业的发展。
[关键词]配电变压器；节能；降损
[中图分类号]TP213 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0398-01
配电系统对电网的组成起着至关重要的作用，它的组成要素一般包括：配电变电所、配电变压器、一千伏以上的电压、一千伏以下的电压以及与之有关的控制与保护设备。其中配电变压器（指一种静止的电器设备，他能根据电磁感应定律，对配电系统中的交流电压和传输交流电能进行变换）的损耗率以及自身的经济性、安全性、环保性等是影响电力系统经济效益和社会效益的主要因素，因此配电变压器就成为了配电系统中最为重要的控制设备。随着社会主义市场经济的发展和科技的进步，国内大多数变压器制造厂商都在广泛运用新材料、新工艺的前提下，不断地研究开发出适应社会发展要求的低损耗以及具有各种结构形式的配电变压器，这为我国配网建设的节能降损事业奠定了一定的基础。
一、我国配电变压器损耗的现状
1）我国对于配电变压器电压的要求是：电压必须在10千伏和35伏之内，容量必须要在6300千伏安之内。根据数据显示，现阶段我国网上所运行的变压器总容量大约为28亿千伏，其中配电变压器的总容量约占一半，其所损耗的总电能将近450亿千瓦时，占全国发电总量的3.2%，数据十分令人吃惊。配电变压器的总电能损耗即配电变损主要是由变压器固定损耗（同用电负荷不相关的空载损耗）和变压器可变损耗（与电流平方成正比关系的损耗）这两部分组成。当下，我国城市电网和农村电网的建设和改良措施已在全国范围内得到推广，同时，在实施改造的过程中将淘汰高耗能变压器作为改造的主要任务。就电力行业来讲，由于配电变压器的数量巨大以及其空载损耗具有一定的固定性，所以即便变压器的效率只有很小的提高与改进，也能在很大的程度上节约能源，减少温室气体的排放。
2）但是我国目前用于城市电网和农村电网改造的资金有限，且变压器的使用年限较长，所以致使一些供电企业仍使用高能耗的变压器，特别是s6和s7型的配电变压器，其役龄一般都超过20年，且总容量为2.3亿千伏安。这些变压器的设备还是按照1960至1970年这一时间段的标准的设计的，节能型差，损耗高。与此同时，在高耗能配电变压器的使用中，用户单位的使用量远远地超过了供电企业。我国钢铁、水泥、化肥等重点用电行业中所拥有的配电变压器总量为87689台，总容量将近2亿千伏安，其中S6和S7型配电变压器的总容量就将近2204万千伏安。
二、低损耗配电变压器为产品的升级换代提供条件
S9系列的低损耗配电变压器是在上个世纪八十年代中期设计开发出来的，但是由于当时产品所消耗的材料过大，使得变压器的制造成本相对增加，从而未能得到推广使用。通过专业人员的努力，在上个世纪九十年代中期，新型S9系列的低损耗配电变压器正式出炉，其优点就是能控制制造成本，大幅度的降低空载损耗和负载损耗。随着国家电力事业的飞速发展以及对电网建设与改造的逐步深入，电力用户在变压器的选择上越来越严格，对于配电变压器的性能水平也提出了新要求。S11型系列低损耗配电变压器是我国电器制造企业根据s9型配电变压器所开发出来的升级换代的新产品。根据铁心材料和结构的不同，S11型系列低损耗配电变压器可分为以下几种类型：①叠积式铁心结构的S11型配电变压器。这种变压器的优点在于：在生产的过程中可以利用现有的设备和资源来进行生产，不需要再重新增加设备和投入，有利于确保产品的稳定性；②非晶合金的S11型配电变压器。这种变压器所用的非晶合金材料非常薄，但是硬度却是普通硅钢片的五倍，且在结构设计上以铁心结构为框，比较特殊；③R型卷铁心结构的S11型配电变压器。上述三种类型的配电变压器都具有低损耗的优势，且同一般的高耗能的S6和S7型配电变压器相比，能降低将近30%的空载损耗量、将近50%～80%的空载体电流量、6～10分贝的噪音。随着社会主义市场经济的完善和科技的飞速发展，新工艺、新材料、新技术也随之获得了相应的发展和完善，与此同时，新型低损耗变压器的种类也在不断地更新。例如油浸式变压器已经出现了更新换代的新产品——SIO型系列，比原先S9型系列的节能效果更明显。与S6和S7型配电变压器相比，不管是新S9型配电变压器还是S10型配电变压器，又或者其它系列的新产品，都是变压器在生产技术发展领域的革新与进步，并且为减低配电变损提供了可靠地产品保证。
三、更换变压器能有效的提高经济效益
本文的主要目的就是主张更换变压器，淘汰老旧高耗能变压器。但是由于正在运行的大多数配电变压器都没有超出使用年限，且全部更换新型节能变压器的成本过高，所以不少的电力行业和企业都不愿替换原先的配电变压器，这就导致我国配电变压器的替代速度远远低于老化速度。国际上有众多评价变压器能效的方法，其中最常用的就是TOC法。TOC法就是通过对变压器初始费用和等价现值损耗费用的总合，来显示购置变压器所用的全部综合费用。通过TOC法，我们可以对S9型和S7型配电变压器的经济效益进行评价：虽然S9型配电变压器的价格比S7型配电变压器的价格要高，但是其损耗指标要比S7型配电变压器的损耗指标低，因此，虽然在购置变压器的过程中，S9型配电变压器所支付的资金多，但几年后就可以从节约的损耗电费中得到偿还。同样，用新的S9型配电变压器替换原先的老旧高耗能变压器，在不扣除原先老旧变压器回收价格的基础上，用于支付新S9型配电变压器的设备费用可以从节约的损耗电费中得到收回，且用时不会超过三年。综上所述，淘汰老旧高耗能变压器更换新型配电变压器，意义深远，能有效的适应建立节约型社会和建立节约型企业的要求。但是不少电力行业和企业并没有全面的考虑到变压器本身的消耗，从而致使他们形成只要变压器不报废就可以持续使用下去的错误观点。因此，要想有效的实现节能降耗这一目标，我们就要提高自身的节能意识和责任意识，积极地更换新型配电变压器、淘汰高耗能配电变压器。
淘汰老旧高耗能配电变压器、降低线损率是推动我国供电企业发展的必然选择，也是为了有效的实现全国单位产值能耗降低20%这一目标的必然要求，同时还是供电行业和企业获得经济效益的必要手段。用新型节能配电变压器替换原先的老旧高耗能配电变压器是一条通向希望的必由之路，因此，随着随着社会主义市场经济的完善和科技的飞速发展，我们要注重更新观念，从长远的效益着眼，在充分认识老旧高耗能配电变压器弊端的基础上，逐步推广新型配电变压器，从而加快配电变压器节能降损这一宏伟目标的实现。
参考文献
[1]胡浩，李晓峰，基于配电变压器优化布点的线路降耗分析，湖南文理学院，[期刊]低压电器，2009-09-30
[2]曾云波，刍议实现配电变压器的降耗节能措施，云南电网公司昭通供电局，2011
变频器节能对变压器寿命的影响分析 第10篇
随着我国政策从“又快又好发展”向“又好又快发展”倾斜,对工业生产过程中的能耗要求也越来越高,不仅要继续提高能耗利用率,还要降低能耗。在工业中,特别是对于风机、泵类设备的轻载运行,变频技术有着明显的降耗效果,可带来巨大的经济收益。
在变压器管理方面,为了防止变压器故障对电网带来巨大危害,需要对变压器进行及时的维护与更新,但若时机不合适,则会导致成本的增加,因而对变压器运行状态与寿命的评估就显得尤为重要。
目前,企业在加装变频器时,仅看到其带来的直接经济效益,而未重视其产生的不利影响。实际上,变频器的投入会增加线路中的谐波分量,提高变压器的温升及损耗,进而缩短变压器的使用寿命,因此要考虑变频器产生的谐波对配电变压器的影响,影响较大时应加装滤波设备。本文通过推导谐波影响变压器寿命的机制,结合变压器寿命估算模型,通过具体实例计算出加装变频器前后变压器的寿命,以更好地评估加装变频器所带来的收益。
1 增设变频器对变压器寿命的影响
1.1 变频器产生谐波的原因
变频器中的斩波电路、逆变电路和整流电路均可视为非线性负载,在运行过程中会产生谐波分量,其中以整流电路产生的谐波最为严重。实际计算中,系统容量越小,则变频器谐波产生的影响越大。从工业用户的角度出发,变频器产生的谐波会对配电变压器产生不可忽略的影响。下面分析谐波对变压器寿命的影响。
1.2 变压器寿命的计算
对于干式变压器寿命计算,采用由IEC提出的《干式电力变压器负载导则》草案,即IEC 60076-12。变压器运行过程中,绕组导体因损耗而产生热能,绝缘材料吸热从而使得其绝缘性能下降。绝缘材料性能的下降可用热老化率来描述。由于化学反应具有累计效应,因此即使温度恢复,绝缘材料的性能也不会恢复。当变压器固体绝缘的热老化率达到阈值时,则认为已不能按照要求进行绝缘,变压器达到了使用寿命。
化学及物理学家阿列纽斯通过大量的实验,提出了绝缘材料使用过程中温度与绝缘材料化学反应速率的大致关系,并推导出著名的阿列纽斯方程[1]:
式中,L为化学反应累计到阈值所用的时间,即变压器绝缘材料的预期寿命;a、b为常数,与绝缘材料的种类、活化能量等参数有关;T为变压器持续运行时绕组的最热点绝缘温度。
绕组的最热点绝缘温度T为:
式中,θn为环境温度,℃/K;ΔθeF为绕组热点温度,℃/K。
在谐波作用下,变压器绕组热点温度为:
式中,ΔθeF为非线性负载下的绕组热点温度,℃;Δθe1为线性负载下的绕组热点温度,℃;PJn为谐波产生的变压器绕组损耗,W;PJ1为基波产生的变压器绕组损耗,W;m1为系数,在0.8~1.0之间变化,低值适用于自冷却变压器,高值适用于强制油冷却变压器。阿列纽斯常数见表1。
2 算例分析
某水泥厂选择一台鼓风机进行变频器改造试验。风机拖动电机额定容量为110kW,额定电压为380V,额定电流为210A,实际运行电流为190A,功率因数为0.80,风机阀门开度为45%,每天运行24h,年运转330天。变频器采用ABB的ACS510-01-246A-4。增设变频器改造后运行电流为110A,功率因数不变。所用变压器型号为SCB10-125/10(IP20)。
2.1 节能计算
该水泥厂每年用电量为:
式中,t为变压器每年运行时间。
加装变频器后,该水泥厂年均节约电能为:
按0.852元/(kW·h)计算,每年可节约电费28.4万元。
2.2 加装变频器前后变压器寿命计算
2.2.1 变压器基本参数
查阅资料,SCB10-125型变压器基本参数为:Uk%=4.0%,P0=0.475kW,Pk=1.895kW,I0%=1.8%;冷却方式为风冷,m1=0.9;绝缘等级F级。由表1可知,a=9.6×10-17h,b=20 475K,额定负载时的绕组热点绝对温度Tr=418K。
基波作用下,变压器二次侧电阻为:
第h次谐波作用下,变压器二次侧电阻为:
2.2.2 加装变频器前变压器寿命计算
2.2.3 加装变频器后变压器寿命计算
(1)谐波电流绕组损耗计算。ACS510变频器符合EN61800-3标准里关于对第二环境和第一环境(限制性销售)的要求。该标准里,对平衡三相设备的谐波要求见表2。其中,Rsce为短路比,本算例中取6;I1为额定基波电流值;Ih为谐波电流分量。
由于配电变压器二次侧的各次谐波频率不同,因此可利用叠加定理将各次谐波分别作用在变压器上进行计算,得到总的绕组谐波损耗为:
式中,Ih2为变压器二次侧谐波电流有效值;rh2为h次谐波作用下变压器二次侧电阻;rh12为h次谐波作用下变压器一次侧归算到二次侧的电阻。
由式(4)计算得各次谐波电流绕组损耗,见表3。
(2)绕组的最热点温度计算。加装变频器后,变压器负载率为:
根据文献[2],此时Δθe1=92oC,代入式(3),变压器绕组相对于顶层的温升为:
环境温度取20℃,代入式(2),则绕组的最热点绝缘温度T为420.5℃。
(3)变压器寿命计算。由式(1)得,变压器寿命在加装变频器情况下为133 801h,即15.3a。
3 结束语
本文通过建立数学模型计算企业通过加装变频器可节约的变压器有功损耗量;结合变压器寿命的计算模型,进一步分析了变频器产生的谐波对变压器寿命的影响,从而全面评估加装变频器后为企业带来的效益。
由分析结果及具体算例可知,变频器运行过程中产生的谐波通过变压器时,会增加变压器绕组的温度。由于变压器寿命受温度影响较大,因此未加装滤波设备时,变压器寿命减小较大。
摘要：阐述了谐波对变压器寿命产生影响的机制,推导了加装变频器后功率损耗的计算式。结合变压器寿命估算模型,通过具体实例计算出加装变频器前后变压器的寿命。算例表明,相对于传统的使用挡板进行调节的方式,使用变频器可有效节约电能;但若不加设滤波设备,变频器产生的谐波则会对变压器寿命产生较大的影响。
关键词：变频器,谐波,节能,变压器寿命
参考文献
[1]陈杰.树脂浇注干式变压器热老化问题的分析[J].变压器,2012(3):14-16