低压配电变压器节能关键技术分析

来源:用户上传      作者:

　　摘要：目前，随着绿色环保理念深入人心，人们对电力系统提出了更高的要求，而加强对低压配电变压器节能关键技术的运用，则可以达到节约资源的目的。因此，本文将对低压配电变压器进行阐述，并详细分析低压配电变压器的节能关键技术，希望可以为相关工作者的研究提供一些帮助。
　　关键词：低压；配电变压器；节能；关键技术
　　前言
　　进入新时代后，随着科学技术的发展，我国电力系统获得了更好发展，能够有效保证电网运行的稳定性与安全性。而在具体运行过程中，为了将国家倡导的绿色环保理念落到实处，还必须合理运用节能关键技术。因此，必须了解低压配电变压器，并充分发挥出关键技术作用，从而有效节约电力资源。
　　一、低压配电变压器概述
　　（一）配电变压器
　　在配电系统中，变压器属于重要设备，其能够对电力系统电压进行有效控制，并完成分配、输送电能工作[1]。通常情况下，变压器有着较高的使用效率，大约在98%左右，但由于配电系统容量较大、数量众多，这使得实际运行中的总损耗较多。通过调查可知，我国变压器的总损耗在整个配电系统损耗中占据30%。在这种情况下，在最大程度上降低配电系统中的变压器损耗，促进环保、节能的实现，是当前电力系统的主要发展方向。
　　（二）实际工作原理
　　在具体运行过程中，配电变压器主要是对以电磁感应原理为主的电气设备进行利用，在两个互相影响的电磁绕组作用下，对电流强度与电压进行改变，并促进电流特性转变的实现。一般配电变压器由初级线圈、次级线圈以及磁芯共同构成。在理想状态下，配电变压器的两组线圈会产生同样大的电功率，即P初=P次，这时，初级线圈与次级线圈的电压与圈数之间的关系是U初/U次=N初/N次，在综合考虑设计与实际需求的基础上，就能够实现配电变压器电力间转换运用。
　　二、低压配电变压器节能关键技术分析
　　（一）配电变压器材料选择
　　要想将低压配电变压器损耗降到最低，真正实现环保、节能，就必须对变压器材料进行合理选择，并加强对导电材料技术、导磁材料等的运用。目前，薄硅钢片是有着最广泛运用的一种材料，并且晶材料发展还促进了变压器发展。在20世纪80年代，非晶合金铁心逐渐实现了商业化，相关的配电变压器也在全世界得到了广泛运用，至今已经增加到几十万台。非晶合金这一配电变压器中的铁芯是由只有普通硅钢片十分之一厚度的非晶合金材料制作的，电阻率高、矫顽力低、磁导率高以及铁损低是这一材料的主要特点。因此，相较于硅钢片制成的配电变压器，非晶合金配电变压器可以大幅度降低空负荷损耗，通常会减少70%到80%左右，而空载电流则能够降低80%。由此可知，在节省电能、降低损耗方面，非晶合金配电变压器有着巨大优势。但需要注意的是，通过对这一材料的运用来使变压器损耗降低虽然会取得一定成效，但科学技术实际发展情况对其起着重要影响，而且由于价格过高，其在市场上并没有得到较高推广度[2]。
　　通过分析可知，非晶合金铁心变压器不但具备损耗低、无噪音等优点，且空载耗损只有普通产品的20%，其还具有运行费用低、无需维护以及完全密封等特点。当前，市场上广泛运用的是S11这一系列的节能变压器，通过对比S9系列产品参数可知，在空载损耗方面，S11系列更低，大概会低75%，而在负载损耗方面，S11系列与S9系列产品则没有太大差别。具体比较结果如下（部分）：在额定容量是30千伏安时，S11变压器的空载损耗是100瓦，负载损耗是600瓦，空載损耗率是0.4%；S9变压器的空载损耗是130瓦，负载损耗是600瓦，空载损耗率是2.1%。在额定容量是100千伏安时，S11变压器的空载损耗是200瓦，负载损耗是1500瓦，空载损耗率是0.3%；S9变压器的空载损耗是290瓦，负载损耗是1505瓦，空载损耗率是1.6%。在额定容量是1000千伏安时，S11变压器的空载损耗是1150瓦，负载损耗是10300瓦，空载损耗率是0.23%；S9变压器的空载损耗是1690瓦，负载损耗是10300瓦，空载损耗率是0.8%。
　　（二）节能运行方式
　　结合实际运行经验可知，在配电变压器的过电压是5%时，内部的铁损会加大15%；在配电变压器的过电压是10%时，内部的铁损则会加大50%，并且还会大幅度提高空载电流，从而促进无功损耗总量的增加。因此，在具体运行中，必须利用相应设备对配电变压器进行控制，防止过电压运行情况的出现。这样，不但能够使配电变压器的使用寿命延长，还可以将变压器中的激磁损耗与铁损降到最低，为配电变压器平稳、高效运行提供有力保障。自动调压器属于三相自耦变压器，其能够对因负载波动而导致的配电网输入电压变化进行自动跟踪，从而保障电压的恒定输出。同时，在配电网的波动处在20%左右时，其还能够实时、动态调节输入电压。
　　在正常状态下，若客户提供的单一设备容量并不大，那么只需要具备一个变压器，就能够实现经济运行，并促进供电可靠性的提升[3]。若变电站中存在两个及以上配电变压器，那么在负载变化影响下，变电站需要对变压器进行切除或者是投入等操作。与负荷要求相符的低压配电变压器要充分考虑经济运行，这也就意味着要将变压器功率损耗降到最低，并减少运营成本。在与负荷要求相符的条件下，可以暂停使用某个低压配电变压器，以此来将变压器运行所需要的费用降到最低。其中，空载损耗与短路损耗可以通过以下式子表示：△PK?=△PK+Kw△QK、△Pe?=△Pe+Kw△Qe。Kw指的是无功功率经济当量，具体定义是在电力系统中，无功损耗每增加1千乏必须消耗的有功功率，通常情况下，该数值选取0.07到0.1。若负荷率β=|S/Se|，那么在实际运行中，低压配电变压器功率损耗可以由以下式子进行表达：△Pb=△PK?+△Pe?|S/Se|2=△PK?+△Pe?β2。通过这一表达式可知，△PK?与△Pe?是指空载功率损耗与短路功率损耗值中损失的有功、无功功率。 　　若变电站存在超过两台的容量与类型均不同的变压器，那么就可以依照上述方式，通过对各种运行曲线的分析，得到低压配电变压器有功损耗，并依照负载不同情况下有功功率损耗最低这一原则，对配电变压器经济运行最佳方式进行明确。
　　配电变压器能耗较大的一个原因就是三相负荷不平衡。实践表明，在三相负荷平衡情况下，配电变压器的负载损耗最低；在三相负荷不平衡情况下，三项损耗总和就是配电变压器的总能耗，特别是在三相负荷不平衡状态达到最大程度之后，变压器损耗会是其处在平衡状态下的三倍。同时，在三相负荷不平衡情况下，不但会加大配电变压器能耗，还会使一次高压侧线路的损耗加大。分析实际运行调查结果可知，在最大不平衡状态下，配电变压器的高压线路电能损耗会提升12.5%。
　　无功补偿主要有三种方式，即对变压器进行集中补偿，以并联方式在配电线路中安装电容器组；就地补偿单个电动机，并联安装电容器；分组补偿变压器，把电容器并联安装在车间配电屏。这样，可以有效挖掘设备输送功率的潜力。
　　（三）实际运行环境
　　为了改善配电变压器运行条件，还应该促进负载功率因数的提升。这主要是因为若功率因数过低，那么在经过电压器后，无功电流会增加，对有功电流的产生进行限制，并使低压配电变压器负载功率与运行效率降低。因此，可以利用无功补偿来处理配电变压器的二次侧，并以运行设备功率因素提高为前提，将低压配电变压器无功电流降到最低，以此来促进其运行效率与负载功率的提升。
　　变压器运行环境改变是指改善当前低压配电变压器的实际工作环境，即将环境温度降低。在实际工作中，若配电变压器处在有着较差通风效果且温度过高的环境中，那么就会严重影响其运行效率，并加快低压配电变压器绝缘老化速度，会缩短變压器使用年限。因此，要想将变压器作用充分发挥出来，促进环保、节能目的的实现，就必须对低压配电变压器工作环境进行改善，保证温度处在合适范围内，并具有较好的通风性[4]。
　　结论
　　综上所述，环保节能已经成为了低压配电变压器的主要发展方向。因此，必须了解配电变压器工作原理，并从材料选择、节能运行方式以及运行环境改善等方面入手，优化低压配电变压器设计，合理运用节能关键技术，从而促进环保节能目的的实现。
　　参考文献
　　[1]陶云飞.低压配电系统中变压器节能分析[J].智能建筑电气技术，2014，8（01）：43-47.
　　[2]钱澄清，付京飞，张先玉.变压器与低压配电导体节能的探讨[J].电气应用，2011，30（18）：25-27+34.
　　[3]陈涛.10kV配电变压器低压侧无功补偿节电计算[J].现代矿业，2017（12）：254-255.
　　[4]刘明祥，孙建东，王江宁.浅析有载调容变压器在低压配电系统中的应用[J].机电信息，2014（30）：43-44.
　　（作者单位：黑龙江省大庆市采油四厂二矿维修队）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14727898.htm