低壓配電變壓器節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)分析

摘要：目前，隨著綠色環(huán)保理念深入人心，人們對電力系統(tǒng)提出了更高的要求，而加強對低壓配電變壓器節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)的運用，則可以達到節(jié)約資源的目的。因此，本文將對低壓配電變壓器進行闡述，并詳細分析低壓配電變壓器的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作者的研究提供一些幫助。 

　　關(guān)鍵詞：低壓；配電變壓器；節(jié)能；關(guān)鍵技術(shù) 

　　前言 

　　進入新時代后，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國電力系統(tǒng)獲得了更好發(fā)展，能夠有效保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與安全性。而在具體運行過程中，為了將國家倡導的綠色環(huán)保理念落到實處，還必須合理運用節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)。因此，必須了解低壓配電變壓器，并充分發(fā)揮出關(guān)鍵技術(shù)作用，從而有效節(jié)約電力資源。 

　　一、低壓配電變壓器概述 

　　（一）配電變壓器 

　　在配電系統(tǒng)中，變壓器屬于重要設備，其能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)電壓進行有效控制，并完成分配、輸送電能工作[1]。通常情況下，變壓器有著較高的使用效率，大約在98%左右，但由于配電系統(tǒng)容量較大、數(shù)量眾多，這使得實際運行中的總損耗較多。通過調(diào)查可知，我國變壓器的總損耗在整個配電系統(tǒng)損耗中占據(jù)30%。在這種情況下，在最大程度上降低配電系統(tǒng)中的變壓器損耗，促進環(huán)保、節(jié)能的實現(xiàn)，是當前電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。 

　�。ǘ�）實際工作原理 

　　在具體運行過程中，配電變壓器主要是對以電磁感應原理為主的電氣設備進行利用，在兩個互相影響的電磁繞組作用下，對電流強度與電壓進行改變，并促進電流特性轉(zhuǎn)變的實現(xiàn)。一般配電變壓器由初級線圈、次級線圈以及磁芯共同構(gòu)成。在理想狀態(tài)下，配電變壓器的兩組線圈會產(chǎn)生同樣大的電功率，即P初=P次，這時，初級線圈與次級線圈的電壓與圈數(shù)之間的關(guān)系是U初/U次=N初/N次，在綜合考慮設計與實際需求的基礎(chǔ)上，就能夠?qū)崿F(xiàn)配電變壓器電力間轉(zhuǎn)換運用。 

　　二、低壓配電變壓器節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)分析 

　�。ㄒ唬┡潆娮儔浩鞑牧线x擇 

　　要想將低壓配電變壓器損耗降到最低，真正實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能，就必須對變壓器材料進行合理選擇，并加強對導電材料技術(shù)、導磁材料等的運用。目前，薄硅鋼片是有著最廣泛運用的一種材料，并且晶材料發(fā)展還促進了變壓器發(fā)展。在20世紀80年代，非晶合金鐵心逐漸實現(xiàn)了商業(yè)化，相關(guān)的配電變壓器也在全世界得到了廣泛運用，至今已經(jīng)增加到幾十萬臺。非晶合金這一配電變壓器中的鐵芯是由只有普通硅鋼片十分之一厚度的非晶合金材料制作的，電阻率高、矯頑力低、磁導率高以及鐵損低是這一材料的主要特點。因此，相較于硅鋼片制成的配電變壓器，非晶合金配電變壓器可以大幅度降低空負荷損耗，通常會減少70%到80%左右，而空載電流則能夠降低80%。由此可知，在節(jié)省電能、降低損耗方面，非晶合金配電變壓器有著巨大優(yōu)勢。但需要注意的是，通過對這一材料的運用來使變壓器損耗降低雖然會取得一定成效，但科學技術(shù)實際發(fā)展情況對其起著重要影響，而且由于價格過高，其在市場上并沒有得到較高推廣度[2]。 

　　通過分析可知，非晶合金鐵心變壓器不但具備損耗低、無噪音等優(yōu)點，且空載耗損只有普通產(chǎn)品的20%，其還具有運行費用低、無需維護以及完全密封等特點。當前，市場上廣泛運用的是S11這一系列的節(jié)能變壓器，通過對比S9系列產(chǎn)品參數(shù)可知，在空載損耗方面，S11系列更低，大概會低75%，而在負載損耗方面，S11系列與S9系列產(chǎn)品則沒有太大差別。具體比較結(jié)果如下（部分）：在額定容量是30千伏安時，S11變壓器的空載損耗是100瓦，負載損耗是600瓦，空載損耗率是0.4%；S9變壓器的空載損耗是130瓦，負載損耗是600瓦，空載損耗率是2.1%。在額定容量是100千伏安時，S11變壓器的空載損耗是200瓦，負載損耗是1500瓦，空載損耗率是0.3%；S9變壓器的空載損耗是290瓦，負載損耗是1505瓦，空載損耗率是1.6%。在額定容量是1000千伏安時，S11變壓器的空載損耗是1150瓦，負載損耗是10300瓦，空載損耗率是0.23%；S9變壓器的空載損耗是1690瓦，負載損耗是10300瓦，空載損耗率是0.8%。 

　　（二）節(jié)能運行方式 

　　結(jié)合實際運行經(jīng)驗可知，在配電變壓器的過電壓是5%時，內(nèi)部的鐵損會加大15%；在配電變壓器的過電壓是10%時，內(nèi)部的鐵損則會加大50%，并且還會大幅度提高空載電流，從而促進無功損耗總量的增加。因此，在具體運行中，必須利用相應設備對配電變壓器進行控制，防止過電壓運行情況的出現(xiàn)。這樣，不但能夠使配電變壓器的使用壽命延長，還可以將變壓器中的激磁損耗與鐵損降到最低，為配電變壓器平穩(wěn)、高效運行提供有力保障。自動調(diào)壓器屬于三相自耦變壓器，其能夠?qū)σ蜇撦d波動而導致的配電網(wǎng)輸入電壓變化進行自動跟蹤，從而保障電壓的恒定輸出。同時，在配電網(wǎng)的波動處在20%左右時，其還能夠?qū)崟r、動態(tài)調(diào)節(jié)輸入電壓。 

　　在正常狀態(tài)下，若客戶提供的單一設備容量并不大，那么只需要具備一個變壓器，就能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟運行，并促進供電可靠性的提升[3]。若變電站中存在兩個及以上配電變壓器，那么在負載變化影響下，變電站需要對變壓器進行切除或者是投入等操作。與負荷要求相符的低壓配電變壓器要充分考慮經(jīng)濟運行，這也就意味著要將變壓器功率損耗降到最低，并減少運營成本。在與負荷要求相符的條件下，可以暫停使用某個低壓配電變壓器，以此來將變壓器運行所需要的費用降到最低。其中，空載損耗與短路損耗可以通過以下式子表示：△PK?=△PK+Kw△QK、△Pe?=△Pe+Kw△Qe。Kw指的是無功功率經(jīng)濟當量，具體定義是在電力系統(tǒng)中，無功損耗每增加1千乏必須消耗的有功功率，通常情況下，該數(shù)值選取0.07到0.1。若負荷率β=|S/Se|，那么在實際運行中，低壓配電變壓器功率損耗可以由以下式子進行表達：△Pb=△PK?+△Pe?|S/Se|2=△PK?+△Pe?β2。通過這一表達式可知，△PK?與△Pe?是指空載功率損耗與短路功率損耗值中損失的有功、無功功率。 　　若變電站存在超過兩臺的容量與類型均不同的變壓器，那么就可以依照上述方式，通過對各種運行曲線的分析，得到低壓配電變壓器有功損耗，并依照負載不同情況下有功功率損耗最低這一原則，對配電變壓器經(jīng)濟運行最佳方式進行明確。 

　　配電變壓器能耗較大的一個原因就是三相負荷不平衡。實踐表明，在三相負荷平衡情況下，配電變壓器的負載損耗最低；在三相負荷不平衡情況下，三項損耗總和就是配電變壓器的總能耗，特別是在三相負荷不平衡狀態(tài)達到最大程度之后，變壓器損耗會是其處在平衡狀態(tài)下的三倍。同時，在三相負荷不平衡情況下，不但會加大配電變壓器能耗，還會使一次高壓側(cè)線路的損耗加大。分析實際運行調(diào)查結(jié)果可知，在最大不平衡狀態(tài)下，配電變壓器的高壓線路電能損耗會提升12.5%。 

　　無功補償主要有三種方式，即對變壓器進行集中補償，以并聯(lián)方式在配電線路中安裝電容器組；就地補償單個電動機，并聯(lián)安裝電容器；分組補償變壓器，把電容器并聯(lián)安裝在車間配電屏。這樣，可以有效挖掘設備輸送功率的潛力。 

　�。ㄈ�）實際運行環(huán)境 

　　為了改善配電變壓器運行條件，還應該促進負載功率因數(shù)的提升。這主要是因為若功率因數(shù)過低，那么在經(jīng)過電壓器后，無功電流會增加，對有功電流的產(chǎn)生進行限制，并使低壓配電變壓器負載功率與運行效率降低。因此，可以利用無功補償來處理配電變壓器的二次側(cè)，并以運行設備功率因素提高為前提，將低壓配電變壓器無功電流降到最低，以此來促進其運行效率與負載功率的提升。 

　　變壓器運行環(huán)境改變是指改善當前低壓配電變壓器的實際工作環(huán)境，即將環(huán)境溫度降低。在實際工作中，若配電變壓器處在有著較差通風效果且溫度過高的環(huán)境中，那么就會嚴重影響其運行效率，并加快低壓配電變壓器絕緣老化速度，會縮短變壓器使用年限。因此，要想將變壓器作用充分發(fā)揮出來，促進環(huán)保、節(jié)能目的的實現(xiàn)，就必須對低壓配電變壓器工作環(huán)境進行改善，保證溫度處在合適范圍內(nèi)，并具有較好的通風性[4]。 

　　結(jié)論 

　　綜上所述，環(huán)保節(jié)能已經(jīng)成為了低壓配電變壓器的主要發(fā)展方向。因此，必須了解配電變壓器工作原理，并從材料選擇、節(jié)能運行方式以及運行環(huán)境改善等方面入手，優(yōu)化低壓配電變壓器設計，合理運用節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，從而促進環(huán)保節(jié)能目的的實現(xiàn)。 

　　參考文獻 

　　[1]陶云飛.低壓配電系統(tǒng)中變壓器節(jié)能分析[J].智能建筑電氣技術(shù)，2014，8（01）：43-47. 

　　[2]錢澄清，付京飛，張先玉.變壓器與低壓配電導體節(jié)能的探討[J].電氣應用，2011，30（18）：25-27+34. 

　　[3]陳濤.10kV配電變壓器低壓側(cè)無功補償節(jié)電計算[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2017（12）：254-255. 

　　[4]劉明祥，孫建東，王江寧.淺析有載調(diào)容變壓器在低壓配電系統(tǒng)中的應用[J].機電信息，2014（30）：43-44.