摘要：变压器负载损耗产生的热量经变压器油带出，通过变压器的冷却系统将热量散发到周围空气中去。本文将国网黑龙江省电力有限公司13座500kV变电站作为统计对象，统计了采暖功率等变电站的基础信息和负载率等主变压器运行信息，分析了主变压器平均负载率、平均油温、平均环境温度和平均温差等数据，提出了通过技术手段将变压器油提升温度后利用变压器余热的方案，将严寒地区变电站建筑的能耗特征与变压器油温度工况要求相结合，合理回收变压器耗损散发的这部分余热，既使余热得到充分的利用，又有效地减少了能源的消耗。
关键词：变压器；油温；普查；余热利用
能量损耗在电力传输系统中是不可避免的，电力变压器是电力传输系统中主要设备之一，它是利用电磁互感原理来改变交流电压，从一个电路向另一个电路传递电能。由于电阻和磁阻的存在，变压器在运行过程中会产生大量的热量，这些热量主要是通过变压器的冷却系统将热量散发到周围空气中去。这样的冷却方式不仅造成了部分的能源浪费，同时也造成了热污染[1]。
变压器油温普查将国网黑龙江省电力有限公司13座500kV变电站作为统计对象，各主变压器基础信息取自国家电网公司生产管理系统（PMS）；变电站基础信息（变电站采暖期、采暖方式、采暖用电量、空调用电量、总采暖功率、站供热面积）根据变电站建筑和使用实际情况，由运维人员汇总；部分主变压器运行信息（如有功功率、无功功率和油温等），来自变电站主控室显示屏，其它信息（如环境温度和冷却器开启组数等）来自运维人员实际巡视结果。为方便分析统计，变压器有功功率和无功功率经过初步处理，以负载率形式体现在普查表中，换算公式如下：
负载率= （1）
其中，P为有功功率，Q为无功功率，S为主变压器容量。
1普查情况
哈南、群林和大庆变电站有2台主变运行，其它变电站都为1台主变运行。每所变电站选1台主变压器为普查对象（三相分体单相为1台，此时1台主变压器统计台数为3），其中，黑河换流站主变压器为三相一体式，其它12个变电站皆为三相分体变压器，统计合计为37台。
1.1主变压器基本信息
500kV变电站主变压器容量主要有四种分别为360MVA（三相一体）、3×334MVA、3×267MVA和3×250MVA。
1.2变电站基本信息
360MVA：黑河换流站主变（国家电网公司资产）容量为360MVA。
3×334MVA：永源变电站主变容量为3×334MVA，采暖期为180天。
3×267MVA：6所变电站主变容量为3×267MVA，采暖期均为180天，哈南和大庆变电站为电锅炉采暖方式，冯屯变电站为挂壁式电暖气和电锅炉混合采暖方式，其它站均为挂壁式电暖气采暖。
3×250MVA：5所变电站主变容量为3×250MVA，采暖期均为180天，采暖方式均为挂壁式电暖气。
由普查结果可以看出变电站采用变压器均为油浸式冷却方式，变电站建筑95%以上采用电暖气采暖。
2变压器运行情况分析
对容量为360MVA、3×334MVA、3×250MVA 主变压器1~7月份运行情况分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1~7月份，主变压器平均负载率分别为23.9%、28.4%、25.7%、30.8%、37.8%、42.2%和36.4%，平均油温分别为21.8℃、23.6℃、28.8℃、36.1℃、37.3℃、38.2℃、40.1℃，平均环境温度分别为-20.5℃、-11.3℃、-3.2℃、14.4℃、24.4℃、25.6℃和27.2℃，平均温差分别为42.3℃、34.9℃、32.0℃、21.7℃、12.9℃、12.6℃和12.9℃。
对容量为3×267MVA的主变压器1~7月份运行情况分析。1~7月份，主变压器平均负载率分别为28.8%、30.6%、30.4%、31.2%、33.2%、33.2%和40.2%，平均油温分别为24.9℃、27.7℃、31.3℃、38.2℃、44.8℃、42.7℃和43.9℃，平均环境温度分别为-22.4℃、-13.0℃、-5.3℃、15.2℃、23.3℃、25.7℃和26.5℃，平均温差分别为47.3℃、40.7℃、36.6℃、23.0℃、21.4℃、17.0℃和17.4℃。
变压器油温是由变压器当时电负荷功率、环境温度和投入使用变压器散热器数量综合因素影响的。散热器是用来保障变压器在正常内部温度下工作的装置，一台变压器两侧会有数组并联的散热器，散热器可按照变压器内部温度的实际情况分组开启或关闭。根据变压器电负荷功率、环境温度情况来控制散热器开关即可实现变压器油温调节。
3变压器余热利用
分析严寒地区既有变电站油温普查结果，发现如果可以通过一种回收利用变压器油余热的技术既节能又供热，将解决变压器散热和变电站供热这两个同时存在的问题。结合严寒地区变电站建筑的能耗特征及变压器油温度工况要求，合理回收变压器耗损散发的这部分余热。一方面将此技术运用到变压器冷却系统，有效的降低了变压器油温，确保了变压器正常运行；另一方面，合理利用变压器油中余热作为变电站冬季采暖热源，使余热得到充分的利用，有效地减少了能源的消耗，提高了电力传输系统中的能源利用率，以达到节能减排的目的。在目前我国能源紧张的情况下，若用热泵回收变压器损耗散发的这部分低温余热，用于解决变电站自身冬季供热需求，能更好的有效利用能源。以变压器油作为热泵的低温热源，经热泵提升温度后，通过供热空调系统为变电站采暖供热。
该技术将变压器负载损耗产生的热量经变压器油带出，变压器油经过换热器与防冻液换热后，由热泵系统提取防冻液中的热量对变电站建筑进行采暖[2-4]。热泵运行示意图见图1，在采暖季，阀门1开启，阀门2关闭。蒸发器吸收乙二醇防冻液的热量，热泵工质蒸发，经过压缩机的高温高压工质蒸汽进入冷凝器（风机盘管），加热室内空气。这时，乙二醇防冻液作为低温热源，室内环境作为高温热源，吸收乙二醇防冻液中的热量即是间接吸收变压器余热。
4结论
变电站油温普查将变电站的供热情况和变压器的运行信息进行了统计分析，得到13座500kV变电站，主变压器平均负载率、平均油温、平均环境温度和平均温差等数据，对这些数据分析后得出以下结论：
（1）根据普查所得变电站建筑供热布局，并结合变压器油温等数据，在保证变压器安全运行的情况下，可以合理利用变压器余热；
（2）提出余热回收的供热方案，利用热泵技术将变压器油中余热利用。
中国作为当今世界最大的制造业国家，工业能耗占社会总能耗的2/3。相比于发达国家，我国能源利用的热效率低下，平均不足50％。对既有产能的节能改造一直是我国工业节能的工作重点，我国工业领域存在巨大的节能需求，工业节能“十三五”规划即提出了具体的措施：存量挖潜、新增高效产能、淘汰落后。从技术应用角度，节能潜力较大的还是在工艺节能技术及余热回收利用技术；在从行业角度，电力行业潜能较大。
参考文献：
[1]尉迟斌．实用制冷与空调工程手册[M]．机械工业出版社，2002．
[2]苗建军，张长江．余热型空调技术在热电冷联产系统中的应用[J]．制冷与空调，2009，（03）：72-77．
[3]沈鑫，李永光．利用变压器余热的变电站供热空调系统的研究[J]．建筑热能通风空调，2009，（06）：74-76．
[4]端木琳．变压器余热利用的分析与探讨[J]．沈阳建筑工程学院学报，1993，（01）：62-64．
作者简介：
陈海东（1968-），男，高级工程师，主要从事电网安全管理工作。
论文作者:陈海东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/3
标签：变压器论文; 变电站论文; 余热论文; 采暖论文; 平均论文; 分别为论文; 负载论文; 《电力设备》2017年第18期论文;