近似與負(fù)荷電流的平方成正比。變壓器的等效電路如圖 1 所示

 

 

因此，變壓器有功損耗可標(biāo)示為：ΔP＝P0＋β2Pk   

              

式中，ΔP 為變壓器有功損耗；P0 為空載損耗；β 為變壓器負(fù)載率；Pk為短路損耗率。變壓器的損耗率可以表示為：

 

η=P2/P1×100%= P2/P2+ΔP1×100%隨著變壓器負(fù)載率的變化，當(dāng) β＝（P0

 

／Pk）0.5 時，即當(dāng)可變損耗（銅耗）等于不變損耗（鐵耗）時，變壓

 

器效率最大值為：

 

 

ηmax=SNcosφ/SNcosφ+2 P0PK×100%

 

    根據(jù)變壓器損耗產(chǎn)生的根源，以下從 5 個方面探討降低變壓器銅耗與鐵耗的措施。

2.1合理選擇變壓器型號

 變壓器的鐵耗發(fā)生在變壓器鐵芯碟片內(nèi)，主要由交變的磁力線通過鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流帶來損耗。最早用于變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁的軟熟鐵，20 世紀(jì)初，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁路損耗，增大導(dǎo)磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低。經(jīng)多次改進(jìn)，用 0.35 mm 厚的硅鋼片代替了鐵線制作變壓器鐵芯。近年來，變壓器的鐵芯材料已發(fā)展到最新的節(jié)能材料 —非晶態(tài)磁性材料，非晶合金鐵芯變壓器應(yīng)運(yùn)而生 這種變壓器的鐵損大幅度降低，僅為硅鋼變壓器的 1/5。我國 S7 系列變壓器是 20 世紀(jì) 80 年代后推出的，其空載損耗和短路損耗均較高。目前推廣應(yīng)用的是 S11 系列低損耗變壓器，其卷鐵芯改變了傳統(tǒng)的疊片式鐵芯結(jié)構(gòu)為硅鋼片連續(xù)卷制，鐵芯無接縫，大大減少了磁阻，使空載電流減少了 60%～80%，提高了功率降低了電網(wǎng)線損，改善了電網(wǎng)的供電品質(zhì)。文獻(xiàn)［2］對800kVA 的S9 型配變和非晶合金配變的節(jié)能性能進(jìn)行了比較，其在 20%和 75%兩個負(fù)載率下的年節(jié)電量分別為10002kW·h 和 23940kW·h。

 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國在網(wǎng)運(yùn)行的 1980 年以前生產(chǎn)的老式配電變壓器仍有 2.5 億 kvA，與 S9 系列變壓器相比，它們的損耗高出40%，全年多損耗電能 100 億 kW·h，從環(huán)保方面看，相當(dāng)于 7 000多萬桶原油產(chǎn)生的能量，每年向大氣排放大量二氧化硫和二氧化碳。此外，由于這批變壓器使用時間大都已超過 20 年，絕緣層老化、維修不方便，事故隱患不斷［3］。因此，更換高損耗配變帶來的節(jié)能效益是非常可觀的，且有利于增強(qiáng)配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。我公司屬于新建礦山，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前羊拉礦山在網(wǎng)運(yùn)行的35kV/10kV共2臺，10kV/400V變壓器60臺，總共62臺均為S9系列型號，其中10kV變壓器60臺總?cè)萘繛椋?8240kvA,35kV變壓器2臺總?cè)萘繛?0000kvA，全礦電力變壓器總?cè)萘浚?8240kvA。

2.2合理配置變壓器

 一般電力變壓器的空載損耗和短路損耗之比大約在 1／4～1／3

之間，因此，當(dāng)變壓器負(fù)載率在 50%～70%時，變壓器的運(yùn)行效率最

高。故應(yīng)根據(jù)配變所供負(fù)荷的特點(diǎn)，計(jì)算負(fù)荷變化的范圍，在同時考

慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩因素的前提下，合理地配置變壓器的容量及臺數(shù)，這樣既可減少基本電費(fèi)，提高運(yùn)行效率，又能降低變壓器損耗。隨著變壓器制造技術(shù)的不斷提高，其空載損耗和負(fù)載損耗都有大幅下降。但是，在變壓器的發(fā)展過程中，空載損耗的下降速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過負(fù)載損耗的下降速度，這是在磁性材料的制造技術(shù)方面進(jìn)展較快的結(jié)果。隨之而來的一個變化是，變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行容量明顯下降，以非晶合金變壓器為例，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行容量下降到了 20%～30%，且隨著變壓器容量的增大，節(jié)能效率也逐步提高。因此，在工程選型時非晶合金變壓器的容量宜大些。對于季節(jié)性負(fù)荷較強(qiáng)的地區(qū)，如果配變處于輕載的時間較長，其空載損耗將成為電能損耗的主要部分。因此，在這類地區(qū)宜采用非晶合金變壓器［4］。低壓臺區(qū)供電半徑在很大程度上影響配網(wǎng)線損，流經(jīng)低壓配電網(wǎng)的電流較大，在導(dǎo)線截面一定的情況下，低壓線越長，損耗越大。因此，一方面，配變應(yīng)裝設(shè)在所供臺區(qū)的負(fù)荷中心；另一方面，應(yīng)增加配變的布點(diǎn)，避免低壓長距離供電。根據(jù)

礦山生產(chǎn)用電負(fù)荷情況，井下配變設(shè)備設(shè)計(jì)選型時可以考慮使用此類變壓器使用。

2.3優(yōu)化變壓器運(yùn)行

 由于變壓器并聯(lián)運(yùn)行有很多優(yōu)點(diǎn)［5］ ，所以大型企業(yè)一般都有

多臺變壓器同時運(yùn)行， 在運(yùn)行中根據(jù)實(shí)際負(fù)荷大小安排變壓器臺數(shù)，合理分配負(fù)荷，將有效地降低企業(yè)的電能損耗和運(yùn)行成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我公司在網(wǎng)運(yùn)行的35kV/10kV變壓器60多臺，每月向電網(wǎng)公司支付容量費(fèi)：325000元，全年共支出容量費(fèi)：3900000元。以公司35kV降壓站主變運(yùn)行方式及損耗計(jì)算為例：

（1）型號：SF9-16000/35#1主變一臺空載損耗：14.7kW,負(fù)載損耗：73.61kW,正生產(chǎn)常情況下，按照電網(wǎng)電量價：0.4375元/kW.h計(jì)算，每天型號SF9-16000/35主變一臺損耗費(fèi)為：73.61kW×0.4375元/kW.h×24=772.905元，年損耗費(fèi)總支出：278245.8元。

（2）型號：SF9-4000/35#2備用變一臺空載損耗：4.85kW,負(fù)載損耗：30.69kW，非正常生產(chǎn)情況下，根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷改變主變運(yùn)行方式，停運(yùn)#1主變，改投運(yùn)#2備用變一臺損耗費(fèi)為：30.69kW×0.4375元/kW.h×24=322.245元，與#1主變相比每天節(jié)約：450.66元。如果公司各廠變配電站室運(yùn)行值班人員，根據(jù)各廠生產(chǎn)所需負(fù)荷情況及時改變變壓器運(yùn)行方式，每年可以為公司節(jié)約變壓器損耗費(fèi)用支出非?？捎^。對于低壓側(cè)存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系的系統(tǒng)，只需通過操作低壓開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，相比之下，單純新增或更換變壓器不僅工作量大，而且經(jīng)濟(jì)性不高，甚至在較多情況下效果還不如低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)的方式 低壓聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)可推廣到相鄰的多臺變壓器，且只需經(jīng)過簡單計(jì)算即可得出臨界負(fù)荷電流［6］ 在低壓配變之間距離較近時，可在規(guī)劃配變時增加低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)線路，在同時考慮供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的情況下，選擇合理線徑的低壓聯(lián)絡(luò)線，這種方式適合供電線路短，用電設(shè)備集中，比如：浮選車間供電方式，尤其適用于住宅生活區(qū)供電 。此外，在發(fā)達(dá)城市農(nóng)村配網(wǎng)的臺區(qū)改造方案中也可考慮低壓聯(lián)絡(luò)的方式，如新增配變解決重 過載問題時可在新增配變和原配變之間增加低壓聯(lián)絡(luò)線當(dāng)負(fù)荷的峰谷差較大且負(fù)荷較長時間處于較小水平時，可增設(shè)小容量變壓器，在負(fù)荷較大時用主變壓器供電，在小負(fù)荷時用小容量變壓器供電，這樣既滿足了大負(fù)荷時配變?nèi)萘康囊?，也能在小?fù)荷時降低損耗。

2.4 采用無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)

 配電變壓器的效率不僅隨著輸送有功功率的變化而變化，還隨著負(fù)荷功率因數(shù)的變化而變化，電網(wǎng)要求用戶功率因數(shù)不得低于：cosφ=0.93，通常功率因數(shù)低時，變壓器效率相應(yīng)地也降低 、應(yīng)對變壓器進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高其功率因數(shù)，可以大大減少無功功率在變壓器上的傳輸，從而減少變壓器上的損耗這種方法節(jié)能效果顯著。通常會在功率因數(shù)較低時采用就地電容補(bǔ)償或者減少感性負(fù)載運(yùn)行，發(fā)電廠可采用進(jìn)相運(yùn)行等，此外，無功功率補(bǔ)償還可降低高壓電網(wǎng)的線損，提高變壓器的負(fù)載能力，并改善用戶的電壓質(zhì)量。例如：我公司二選廠功率因素0.87,硫酸廠、電銅廠及10kV大平臺線功率因素0.83，可以考慮無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)。

2.5 加強(qiáng)配變的管理

     在礦山供電網(wǎng)絡(luò)圖上看，我公司配變規(guī)模數(shù)達(dá)60多臺，這些配變的型號、 容量和運(yùn)行狀態(tài)各不相同，如何系統(tǒng)地管理配變臺帳，及時發(fā)現(xiàn)損耗較高的節(jié)點(diǎn)，并采取有效的節(jié)能降耗手段，是一項(xiàng)復(fù)雜的工作 在實(shí)際工作中應(yīng)加強(qiáng)如下幾個方面的管理：

（1）開展配變資產(chǎn)清查工作，清理高能耗和運(yùn)行時間長的殘舊配變，并及時進(jìn)行更換。

（2）加強(qiáng)配變運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理，掌握配變負(fù)載率的發(fā)展趨勢，整理出過載配變和即將過載的配變，制定相應(yīng)的方案并做好設(shè)計(jì)，

及時在配網(wǎng)規(guī)劃中立項(xiàng)實(shí)施。

（3）對于為解決重、過載而新增的配變，應(yīng)合理設(shè)置其布點(diǎn)，在緩解配變重 、過載的同時減小低壓供電半徑。

（4）在設(shè)計(jì)生活居民及施工用電方案 、配置變壓器容量時，不能采取一刀切的方式去規(guī)定每戶施工的用電容量，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際的用電情況，有彈性地選擇配變的容量和臺數(shù)。

    合理選用、 配置、 管理配電變壓器在節(jié)能降耗方面具有巨大的

潛力 隨著電力負(fù)荷的增長，配變的數(shù)量和容量也逐步增加，除了

在工藝上采用新型節(jié)能材料 在規(guī)劃運(yùn)行時降低變壓器損耗之外，

還必須加強(qiáng)配變的管理，充分挖掘配變降損措施。

［參考文獻(xiàn)］

［1］辜承林，陳喬夫，熊永前.電機(jī)學(xué)［M］.華中科技大學(xué)出版社2005

［2］茅建華.非晶合金變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益分析［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，21（2）：177 180

［3］張麗萍.淺談變壓器節(jié)能措施［J］.油氣田地面工程，2009，28（4）：51 52

［4］王金麗，盛萬興，向馳.非晶合金配電變壓器的應(yīng)用及節(jié)能分析［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（18）：25 29

［5］尹偉，陳杰，易本順.基于模糊控制的配電變壓器節(jié)能運(yùn)行裝置［J］.電力自動化設(shè)備，2009，29（5）：74 77

［6］高慶敏.基于變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電技術(shù)研究［J］.電氣應(yīng)用，2006,27(4):71 76