摘要：配电变压器能效提升可以通过降低配电变压器额定空载损耗、 负载损耗， 以及调节负荷率、调压、 无功补偿、 电压平衡等系统手段来实现，从以上几方面阐述变压器能效的提升， 在满足使用功能和可靠性的前提下， 实现节能降耗。
关键词：变压器能效提升； 空载损耗； 负载损耗；经济运行； 削峰填谷； 调压
配电变压器能效提升，可以通过制造、运行两个方面来实现。制造指的是通过降低配电变压器额定空载损耗和负载损耗实现变压器能效的提升，降低损耗可以通过选择损耗低的原材料、改进设计工艺或结构实现。运行主要针对在现有设备条件下，通过调节负荷率、调压、无功补偿、电压平衡等系统手段实现变压器能效的提升，并实现技术经济性最优。在两种能效提升的手段中，选择一台节能型变压器是基础，而实现经济运行则能最大限度地发挥节能变压器的经济效益。
1变压器能效的损耗差异
变压器类产品型号是识别和选择变压器类产品品种与规格的基本标识。根据JB/T3837-2010《变压器类产品型号编制方法》和《变压器类产品型号注册管理办法》，当前变压器有以下几种系列：油浸式配电变压器包括9~16系列，其中允许生产及销售的最低系列为11系列；干式配电变压器包括9~13系列及15、16系列，其中允许生产及销售的最低系列为10系列。在各系列中，满足GB20052-2013《三相配电变压器能效限定值及能效等级》中1级与2级能效（损耗值）即为节能变压器。需要注意的是：节能变压器的损耗数值并不完全与损耗系列相一致。一是随着技术发展与政策推动，节能评价值也会发生变化并有可能催生新的产品系列；二是由于配电变压器在产品技术标准中的损耗误差要求与能效标准的损耗误差要求不同，即在能效标准中损耗值不允许正偏差（不能大于表中所列数值）。此外，还有表中没有覆盖的产品，如有载调容调压变压器、单相配电变压器等，也属于可以有效降低输配电线损的一种广义节能型产品，由于这类变压器市场需求量占比小，目前不在能效标准规定的范围内。
2变压器能效提升对于制造的要求
变压器设计、制造、选材是影响变压器损耗的基本因素。其中，主要包括磁路材料、电路材料、结构材料等，其具体材料用途和类别如下。
2.1磁路材料
用于构成变压器主磁通的闭合回路。磁路材料要求具有较高的磁导率和较低的单位损耗，以提高导磁性能和降低运行过程中的能量损耗。此外，磁路材料还要求具有一定的机械强度和耐热能力，以承受产品在制造、运输和运行过程中可能受到的作用力和温升。目前配电变压器中主要采用的磁路材料为硅钢片和非晶合金铁心，在高频及电子变压器中还会用到铁氧体、微晶等初始磁导率高、电阻率小、矫顽力低、饱和磁密较低等特点的软磁材料。为确保其空载的能效水平，变压器通常采用冷轧取向硅钢片。冷轧取向硅钢片按照性能和加工方式，又可分为普通冷轧取向硅钢片、高导磁硅钢片（或高磁感硅钢片）、激光刻痕硅钢片。通常将50Hz、800A交变磁场（峰值）下铁心所达到的最小磁极化强度B800A=1.78～1.85T的硅钢片称为普通硅钢片，记为“CGO”；而B800A=1.85T以上的硅钢片记为高导磁硅钢片（高磁感硅钢片），记为“Hi-B钢”。激光刻痕硅钢片则是在Hi-B钢的基础上，通过激光束照射技术，使其表面产生微小的应变，进一步磁轴细化，实现更低的铁损。
2.2电路材料
变压器内部电路主要由绕组（也称为线圈）构成，它与外界的电网直接相连，是变压器的核心组成部分，一般绕组以选择铜绕组为主。此外，目前处于研制阶段的，在变压器中应用的绕组导体还有高温超导变压器，高温超导变压器具有低损耗、高效率、体积小、重量轻、无污染及无火灾隐患的优点，受到各国电力部门的极大关注。
3基于经济运行的变压器能效提升对于用户的实际意义
节能变压器因额定损耗的降低可以实现节电，但是经济性与用户负荷特性有关，并受到能源价格和电费收取结算的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆尽管变压器的经济性体现在变压器运行期更低的电费损耗（变压器采购价格仅占运行期间全部费用的两成），但是不同用户有着更加“务实”的成本评价，包括权衡采购价格、需要更短的回收年限（2、3年回收成本）、根据基本电费的缴费方式选择变压器容量，考虑低损耗外的产品可靠性与综合质量（避免短期更换与额外维护费用），以及政策对于企业电量损耗考核带来的综合成本影响等。
3.1变压器的经济运行
变压器经济运行是在确保电网安全可靠运行和保证供电质量及满足供电量需求的前提下，通过对变压器进行合理的配置，对变压器运行方式进行优化选择，对变压器负载实施经济调度，最终实现降低变压器的有功损耗、无功消耗和综合损耗，提高变压器运行效率，从而最大限度地降低变压器的电能损耗。变压器在运行中，其自身要产生有功功率损耗和无功功率消耗，在不同的负载条件下，有功损耗和无功消耗也不同，随着负载增加，其损耗也在增大，如果以损耗率来表述这个变化，其规律是非线性的，即随着负载增加，损耗率下降，当降到某一数值后，随着负载的增加损耗率上升，直至达到变压器的额定容量。在变压器有功损耗率曲线最低点对应的负载系数称为有功经济负载系数，无功损耗率曲线最低点对应的负载系数称为无功经济负载系数，综合损耗率曲线最低点对应负载系数称为综合经济负载系数。经济负载系数的大小，取决于变压器自身的技术参数。因此，由于变压器技术参数的不同，其经济负载系数值也千差万别。由于变压器的经济负载系数仅是变压器负载功率曲线上的一点，这对负载在一定范围内波动时，校验变压器的经济运行条件来说是很困难的。
3.2变压器能效提升的其他方式
3.2.1削峰填谷实现经济运行
所谓削峰填谷，就是将负载曲线高峰负载时段的部分负载调整到低谷负载时段，即要求用户按负载变化规律，让部分用电设备躲过系统负载高峰，而在系统低谷时段运行。
削峰填谷的主要作用是合理利用国家电力资源，充分利用发电、供电设备能力，提高发电、供电、用电部门经济效益；也是缓解电力供需矛盾、实现均衡用电的重要手段之一。同时还能够减少电力线路、电力变压器等供电设备的有功损耗和无功消耗（降低综合功率损耗），具有节电的作用。削峰填谷也是调整负载曲线，是提高负荷率的一种特例。
3.2.2调整变压器相间不平衡负载
由于配电变压器和配电线路的单相用电负载占较大的比重，特别是农电变压器、民用单相变压器用电负载远大于三相用电负载，因此配电变压器普遍存在着三相负载不平衡。配电变压器及在相同负载条件下，由于三相负载不平衡使其损耗增大，三相负载不平衡度越大，其损耗也就越大，所以通过相间负载的调整，减少相间负载不平衡度，使三相负载接近平衡，就能降低变压器的有功功率损耗和无功功率消耗（降低综合功率损耗），称为变压器相间负载调整的优化。
3.2.3无功补偿
在配电网系统中有大量感应电动机和其他感应电气设备，这些设备在运行过程中除了消耗配电网有功电能外，还需要一定量的无功功率维持系统电磁平衡。配电网中无功容量的减少,势必会导致整个系统功率因数值较低，从而增加了配电变压器的系统能耗，增大了电能损失。采用SVC、SVG等无功补偿装置，可以对配电网系统无功进行实时补偿，从而实现配电网区域无功的动态平衡，使配电网负载电流降低，减少变压器的有功损耗和无功损耗，达到节能降耗的目的。在配电变压器允许电压偏差范围内，选用调压与补偿电容器相结合的无功调节措施方案，可以实现配电变压器峰谷运行工况条件下的逆调压节能运行需求。此外，控制运行电压、避免过负荷都是有效避免变压器损耗增加的有效手段。
4结语
变压器能效提升未来发展将具有更加广泛的意义，包括变压器全寿命周期综合能源利用效益，即原材料获取、设计制造、运行维护，以及报废回收与再利用等各方面。在满足使用功能和可靠性的前提下，实现资源与能源利用的最优匹配。
参考文献
［1］沈阳变压器研究所，顺特电气有限公司，上海置信电气股份有限公司，等.JB/T3837-2010变压器类产品型号编制方法［S］.北京：机械工业出版社，2010.
论文作者:余进
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：变压器论文; 负载论文; 硅钢片论文; 能效论文; 损耗率论文; 系数论文; 磁路论文; 《基层建设》2018年第26期论文;