劉樹(shù)森++姜廣敏

摘 要：變壓器是電網(wǎng)的重要設(shè)備之一，也是主要耗能設(shè)備。采用高效節(jié)能變壓器已成為電網(wǎng)節(jié)能減排的必然。隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，變壓器電壓等級(jí)已發(fā)展到交流1 000 kV，對(duì)于330 kV及以上變壓器的能耗缺乏具體標(biāo)準(zhǔn)。該文旨在通過(guò)研究國(guó)內(nèi)330 kV及以上電壓等級(jí)變壓器設(shè)備的制造水平和技術(shù)參數(shù)，評(píng)估變壓器的能耗水平，給出節(jié)能限額指標(biāo)，為電網(wǎng)項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估工作提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：變壓器 節(jié)能指標(biāo) 研究

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（a）-0034-03

Investigate of Evaluating Values of Energy Conservation for Power Transformers

Liu Shusen Jiang Guangmin

（Panjin Power Supply Company， Panjin liaoning， 124010， China）

Abstract：The power transformer is an important part of the power grid . It is an equipment of high loss in actual operation of power transformers. development trend of wastage reduction technology in power transformers is made a summary.with the development of power system technology， voltage level for power transformers has increased AC1 000 kV，it is short of energy efficiency of power transformers for above AC330 kV. this article investigates the manufacturing technology and equipment parameter of power transformers .It has been given in evaluating values of energy conservation for power transformers， That has good references for the energy conservation of power project.

Key Words：Power transformer； Energy saving index； Investigate

電力能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重要的物資基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求日益加大，大力推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能降耗成為經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。我國(guó)已將大力開(kāi)展節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、調(diào)整能源與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)建設(shè)的重要內(nèi)容。

變壓器作為電網(wǎng)的核心組成設(shè)備之一，其電能損耗在網(wǎng)損中占有相當(dāng)大的比重。據(jù)估算，變壓器的損耗可占電網(wǎng)總損耗40%以上，約占發(fā)電量的3%。因而，采用高效節(jié)能變壓器已成為電網(wǎng)節(jié)能減排的必然。

目前，我國(guó)已經(jīng)制定并實(shí)施了《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用空載損耗及負(fù)載損耗作為能效的評(píng)價(jià)指標(biāo)，因此從節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向、角度來(lái)看，降低空載損耗是今后變壓器節(jié)能的主要措施。但該標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)35～220 kV變壓器能耗進(jìn)行了規(guī)定，對(duì)220 kV以上變壓器沒(méi)有涉及。隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，變壓器電壓等級(jí)已發(fā)展到交流1 000 kV，對(duì)于330 kV及以上變壓器執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)缺乏具體規(guī)定。該文旨在通過(guò)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)330 kV及以上電壓等級(jí)變壓器設(shè)備的制造水平和技術(shù)參數(shù)，結(jié)合在運(yùn)設(shè)備能耗分析結(jié)果，研究主變壓器的能耗水平，給出節(jié)能限額指標(biāo)，為電網(wǎng)項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估工作提供技術(shù)支撐，促進(jìn)電網(wǎng)設(shè)備節(jié)能技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用。

1 變壓器的能耗分析

變壓器損耗主要包括鐵損和銅損兩部分，鐵損是變壓器鐵芯和渦流所產(chǎn)生的有功損耗，變壓器只要帶電即存在鐵損，主要與變壓器的容量和電壓有關(guān)；銅損是電流通過(guò)變壓器繞組電阻時(shí)所產(chǎn)生的有功損耗，與電阻和通過(guò)電流有關(guān)。

根據(jù)某電網(wǎng)公司330～750 kV變電站主變壓器損耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)主變壓器損耗是該電壓等級(jí)變電站設(shè)備損耗電量最重要部分，占比約60%～80%。設(shè)備能耗情況分析結(jié)果如下。

（1）設(shè)備選型依據(jù)?？紤]高電壓等級(jí)主變壓器容量及設(shè)備制造尺寸的要求，自耦變壓器具有耗材少、造價(jià)低以及功率損耗較少等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)330～750 kV電網(wǎng)系統(tǒng)主變壓器通常選用自耦變壓器，因此選擇自耦變壓器作為研究對(duì)象具有廣泛代表性。

（2）設(shè)備損耗計(jì)算。根據(jù)DL/T 686-1999《電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則》，變壓器的損耗計(jì)算公式如下。

①空載損耗電能。

△A=△P

其中：△A為鐵芯的損耗電能，kW·h；△P0為變壓器空載損耗功率，kW；Uav為平均電壓，kV；Uf為主分接頭電壓，kV；T為變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)，h。

由于△P0由設(shè)備制造工藝水平?jīng)Q定，其數(shù)值固定不變，因此，設(shè)備空載電量損耗與設(shè)備空載功率成線性比例關(guān)系。

②負(fù)載損耗電能。

其中：△Pk1、△Pk2、△Pk3分別為三繞組變壓器高、中、低壓繞組的短路損耗功率，kW；IN1、IN2、IN3分別為三繞組變壓器高、中、低壓繞組的額定電流，A；Ijf1、Ijf2、Ijf3分別為三繞組變壓器高、中、低壓繞組的代表日負(fù)荷電流的方均根值，A。

△Pk（1-2）、△Pk（1-3）、△Pk（2-3）分別為三繞組變壓器額定容量的高中壓、高低壓、中低壓繞組的短路損耗功率，kW；△Pk（1-2）、△Pk（1-3）、△Pk（2-3）數(shù)值由設(shè)備制造工藝水平?jīng)Q定，因此，△AR主要由Ijf1、Ijf2、Ijf3三側(cè)實(shí)際負(fù)荷電流決定。

（3）各電壓等級(jí)主變壓器損耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能耗情況如下。

通過(guò)選取四川茂縣500 kV變電站、福建漳州500 kV變電站、陜西河寨330 kV和信義330 kV變電站年損耗電量情況，結(jié)果如下。

①主變壓器損耗占變電站總損耗的比重為60%～80%。

②主變壓器空載損耗功率主要由主變壓器勵(lì)磁導(dǎo)納損耗組成，由于目前各主變壓器生產(chǎn)廠家技術(shù)水平及制造工藝能力相近，因此主變壓器自身空載損耗功率數(shù)值相當(dāng)。

③在同等電壓等級(jí)及主變壓器容量情況下，負(fù)載損耗功率通常由實(shí)際負(fù)載電流水平?jīng)Q定；在同等運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，大容量主變壓器年用電量損耗較大。

經(jīng)調(diào)研（表1），國(guó)內(nèi)各主要變壓器廠家設(shè)備損耗，330 kV、360 MVA主變壓器空載損耗功率不大于110 kW，負(fù)載損耗功率不大于750 kW；330 kV、240 MVA主變壓器空載損耗功率不大于95 kW，負(fù)載損耗功率不大于495 kW。

2 能耗指標(biāo)的合理確定

變壓器能耗指標(biāo)確定的重點(diǎn)是分析設(shè)備能耗水平，給出典型設(shè)備能耗限制。能耗指標(biāo)的確定一要考慮到電網(wǎng)建設(shè)的成本，不能片面追求高指標(biāo)，否則會(huì)通過(guò)電價(jià)轉(zhuǎn)移到下游的用電企業(yè)，增加有電成本；二是不能降低要求，要考慮當(dāng)前科技水平下，能耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果、不同廠商制造水平及國(guó)內(nèi)外相關(guān)法律法規(guī)，使能耗指標(biāo)具有可操作性、先進(jìn)性及可持續(xù)性。通過(guò)能耗指標(biāo)的強(qiáng)制要求，促進(jìn)電工行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和電網(wǎng)整體能耗水平的不斷下降。

經(jīng)過(guò)研究論證，變壓器能耗指標(biāo)確定結(jié)果如表2所示。

3 結(jié)語(yǔ)

能耗指標(biāo)本身具有引導(dǎo)和強(qiáng)制作用，開(kāi)展節(jié)能評(píng)估可以有效提高節(jié)能意識(shí)和降低電網(wǎng)的實(shí)際能耗水平，同時(shí)可以引導(dǎo)工程建設(shè)中采用節(jié)能型的產(chǎn)品和技術(shù)，帶動(dòng)節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前研究得到的能耗指標(biāo)還是一個(gè)初步的結(jié)果，與當(dāng)前的電網(wǎng)發(fā)展水平、設(shè)備制造能力、電網(wǎng)投資能力密切相關(guān)，隨著時(shí)間的推移、技術(shù)的進(jìn)步，目前的能耗指標(biāo)也必須滾動(dòng)更新，確保指標(biāo)的先進(jìn)性。

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