電力變壓器能效檢測和提升

摘要：變壓器是輸配電的基礎(chǔ)設(shè)備，產(chǎn)品工藝、使用負(fù)荷等因素決定變壓器能效水平，本文通過對變壓器組成、能效檢測方法和損耗分析，提出變壓器能效提升措施，實現(xiàn)變壓器節(jié)能降碳，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。

關(guān)鍵詞：變壓器;能效提升;節(jié)能降碳

一、研究背景

變壓器是輸配電的基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、城市社區(qū)等領(lǐng)域。我國在網(wǎng)運(yùn)行的變壓器約1700萬臺，總?cè)萘考s110億千伏安。變壓器損耗約占輸配電電力損耗的40%，具有較大節(jié)能潛力，加快高效節(jié)能變壓器推廣應(yīng)用，能提升能源資源利用效率，推動節(jié)能低碳和高質(zhì)量發(fā)展。目前變壓器能效主要存在的問題：一是容量選擇不合理導(dǎo)致“大馬拉小車”、“小馬拉大車”等現(xiàn)象;二是變壓器三相負(fù)荷不平衡造成，線損增加、變壓器發(fā)熱等現(xiàn)象;三是部分變壓器安裝與用電設(shè)備距離不合理等現(xiàn)象。

變壓器的綜合功率損耗包括有功功率損耗和無功功率損耗。有功損耗分為空載時的損耗（鐵損）和負(fù)載時的損耗（銅損），空載損耗與變壓器鐵芯材料和制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān);負(fù)載損耗是變壓器電阻引起的損耗。無功損耗是變壓器工作中產(chǎn)生的，一部分是恒量，由建立變壓器磁路主通的勵磁電流引起，與負(fù)載電流無關(guān);另一部分是變壓器繞組的電抗與流經(jīng)繞組的電流構(gòu)成，與負(fù)載電流有關(guān)。

二、變壓器能效檢測方法

測試應(yīng)在用電體系處于正常生產(chǎn)實際運(yùn)行工況下進(jìn)行，測試期為24小時。所用儀表應(yīng)能滿足監(jiān)測項目要求，電能計量儀表準(zhǔn)確度應(yīng)不低于2.0級。測試數(shù)據(jù)每小時準(zhǔn)點(diǎn)記錄一次。

三、變壓器能效檢測結(jié)果

通過電能質(zhì)量分析儀對某工廠車間變壓器進(jìn)行測試，根據(jù)GB/T 13462-2008電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為，最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為（β為平均負(fù)載系數(shù)）。

將測試結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比結(jié)果如下表所示：

將測試變壓器負(fù)載率與GB/T 13462-2008電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行比較，得出A、B、C、D、E、H、I、J變壓器的負(fù)載率處于最佳或經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。F、G變壓器的負(fù)載率處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間，存在變壓器負(fù)載率偏低，效率偏低的現(xiàn)象。

經(jīng)低壓側(cè)連接點(diǎn)電能質(zhì)量測試，發(fā)現(xiàn)變壓器A的5次、7次、23次諧波電流分量超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值，變壓器D的7次諧波電流分量超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值。

四、變壓器能效水平提升建議

1.對F、G變壓器存在運(yùn)行負(fù)載低，有“大馬拉小車”現(xiàn)象的情況，可以采用以下措施進(jìn)行改善：

（1）在保證生產(chǎn)正常運(yùn)營下，采用一用一備的方式運(yùn)行，可以改為一臺主變壓器帶全站負(fù)荷，另一臺備用自動投入的方式運(yùn)行，既減少變壓器損耗，也保證供電可靠性。

（2）對于配備多臺變壓器的，建議采用低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)線的方式供電。當(dāng)相鄰兩臺配變的變壓器平均負(fù)荷較小時，通過低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)線由其中一臺帶全負(fù)荷，另一臺停電備用，其減少變壓器損耗的效果較優(yōu)。此方法推廣到相鄰多臺配電變壓器的情況下應(yīng)用，可以最大限度地減少“大馬拉小車”造成的損耗。采用低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)線的方式進(jìn)行供電，合理配置變壓器負(fù)荷。

（3）安裝就地?zé)o功補(bǔ)償裝置，可減少變壓器低壓側(cè)至負(fù)載的線損。

2.分析變壓器低壓側(cè)連接點(diǎn)電能質(zhì)量測試結(jié)果提出建議

將上述變壓器低壓側(cè)連接點(diǎn)電能質(zhì)量測試結(jié)果與GB/T 14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波進(jìn)行對比，諧波的抑制可以降低變壓器和電纜的銅損，降低發(fā)熱損耗，提高變壓器和系統(tǒng)的安全運(yùn)行系數(shù)。根據(jù)配電網(wǎng)無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量計量方法中三級供電無功當(dāng)量的計算方法可知，用戶每需求1kVar的無功功率，對應(yīng)于系統(tǒng)側(cè)有功功率損耗為0.09kW，即9%左右的電能損耗發(fā)生在輸電線路中。通過結(jié)果分析，建議對存在諧波電流分量超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值的變壓器加裝諧波處理裝置，選用并聯(lián)型混合濾波裝置，濾除系統(tǒng)中含量較高的特征次諧波，并且對系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。在經(jīng)濟(jì)條件允許下，可用有源濾波對諧波污染較大設(shè)備進(jìn)行諧波治理。

五、結(jié)論

綜上所述，變壓器能效提升方面具有極大潛力，能促進(jìn)供配電設(shè)備節(jié)能降碳，推動終端用電綠色發(fā)展。只有通過合理使用高效節(jié)能變壓器，合理確定變壓器容量、科學(xué)設(shè)備運(yùn)營管理，才能進(jìn)一步提高變壓器能效水平，推動實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：江騰佳（1995.01—），男，漢族，廣東揭陽，本科，助理工程師，研究方向：節(jié)能低碳。