智素紅 范玉潔

（山東冶金設(shè)計院股份公司電氣室，山東濟(jì)南 250101）

1 變壓器損耗的原因

變壓器損耗一般是指空載損耗P與短路損耗Pk之和。空載損耗P。就是 當(dāng)用額定電壓施加于變壓器的一個繞組上，而其余的繞組均為開路時，變壓器自身所吸收的有功功率叫空載損耗；短路損耗Pk 就是當(dāng)額定電流通過雙繞組變壓器的一個繞組，另一個繞組短接時變壓器所吸收的有功功率；如果變壓器是多繞組變壓器，短路損耗是以指定的一對繞組為準(zhǔn)。 變壓器產(chǎn)生損耗主要有三大原因：一是制造變壓器要纏繞很多的漆包線，這些銅質(zhì)銅導(dǎo)線本身存有電阻，當(dāng)電流流過時，電阻會消耗一定的功率，這部分損耗稱為“銅損”；二是當(dāng)電流通過當(dāng)變壓器的初級繞組時，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵芯流動，由于鐵芯本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生 “渦流”電流，造成變壓器鐵芯發(fā)熱、溫升增加。增加變壓器損耗。變壓器在應(yīng)用時，其運(yùn)行方式和負(fù)載調(diào)整不當(dāng)使變壓器的利用率低造成損耗。

2 變壓器節(jié)電技術(shù)措施

2.1 合理選擇變壓器容量

按理論分析，變壓器在運(yùn)行中其平均負(fù)荷率在額定容量的50%-75%之間時，發(fā)揮的效率最大，但由于變壓器本身的負(fù)載與其功率因數(shù)在運(yùn)行中是不斷變化的，同時存在超載運(yùn)行的可能性，因此，在選擇變壓器的容量時，一般不按最大效率的準(zhǔn)則來選擇。變壓器容量選得過大，就會產(chǎn)生“大馬拉小車”現(xiàn)狀，大大增加了變壓器的空載損耗，相反，變壓器容量選得過小，會造成變壓器負(fù)載過重，甚至過負(fù)荷，大大增加了變壓器的負(fù)載損耗。因此，根據(jù)企業(yè)或者民用等用電設(shè)備，用電負(fù)荷是隨時間變化的原則，合理選擇變壓器的容量要用以下計算方法：一是通過計算用電負(fù)荷量與功率因數(shù)，在多種容量(即不同規(guī)格)的變壓器中，選擇出其額定容量應(yīng)大于負(fù)荷的最大視在功率的變壓器；二是要計算出各種容量變壓器與負(fù)荷對應(yīng)的負(fù)載率；三是依據(jù)上述值以及各種容量變壓器的的空載損耗和短路損耗計算出每臺變壓器運(yùn)行時的損耗與效率來選用效率高的變壓器；四是在確定變壓器容量時，不但要充分考慮變壓器的損耗，同時要注意適當(dāng)提高變壓器的容量利用率；五是要根據(jù)用電負(fù)荷的季節(jié)性變化或夜間停止使用的狀況，考慮到負(fù)荷降低情況下變壓器的運(yùn)行效率；六是由于變壓器的空載損耗與負(fù)載沒有關(guān)聯(lián)，其功率損耗是定值，同時，變壓器輕載時的損耗很大，因此，為提高運(yùn)行效率，一般不使用單臺大容量的變壓器，盡可能選擇使用多臺小容量變壓器。

2.2 合理選擇變壓器的數(shù)量

為降低變壓器損耗，要根據(jù)企業(yè)負(fù)荷情況合理選擇變壓器的數(shù)量。一般負(fù)荷絕大部分為三級負(fù)荷的，可裝設(shè)一臺變壓器；若企業(yè)一、二級負(fù)荷所占比例較重，必需兩個電源供電的，則應(yīng)裝設(shè)兩臺變壓器；特殊場合可使用多臺小容量變壓器，如受運(yùn)輸和作業(yè)條件限制的井下變電站。

2.3 提高變壓器功率因數(shù)

負(fù)載功率因數(shù)越低，變壓器輸送有功功率就越低，各種電動機(jī)、感應(yīng)爐、電焊機(jī)等用電設(shè)備除了要消耗有功功率以外，還要消耗相當(dāng)數(shù)量的無功功率，造成電網(wǎng)功率因數(shù)的惡化。這將使變壓器損耗增大。如果在這種系統(tǒng)中設(shè)置移相電容器，負(fù)載的功率因數(shù)就會得到改善，無功功率則受到抑制。同時，移相電容器補(bǔ)償了無功電流，使配變電設(shè)備及網(wǎng)路的實際電流減少，從而提高了變壓器的利用率，降低了變壓器的銅耗及線路損耗，節(jié)約了電能。

2.4 選用多功能變壓器

一是采用有載調(diào)壓變壓器。通過及時調(diào)整電壓，使變壓器損耗大大減小。二是采用調(diào)容量變壓器，通過變換擋操作改變變壓器的容量。在負(fù)荷低谷時期用小容量，在負(fù)荷高峰季節(jié)改用大容量。

2.5 選用節(jié)能變壓器替換高耗能變壓器

節(jié)能變壓器是指在滿足運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求的前提下，通過采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝等技術(shù)手段降低變壓器空載損耗和負(fù)載損耗，使變壓器在運(yùn)行中消耗較少能源，達(dá)到節(jié)約電能的目的。從20世紀(jì)80年代初期開始，隨著晶粒取向優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片鐵心材料取代熱軋硅鋼片，7型系列低損耗變壓器逐步取代了高能耗和較高能耗變壓器。至90年代末期，隨著冷軋硅鋼片材料性能的提高以及新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，7型系列產(chǎn)品也被作為高能耗產(chǎn)品，由9型系列產(chǎn)品取而代之。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， S11型油浸式配電變壓器；10型油浸式電力變壓器；10型干式變壓器成為當(dāng)前節(jié)能變壓器成熟的產(chǎn)品。節(jié)能變壓器應(yīng)用原則是：一是在城網(wǎng)以及防火要求較高的場合，使用10型及以上干式變壓器；二是油浸式配電變壓器使用11型產(chǎn)品；

三是電力變壓器使用10型及以上產(chǎn)品。四是要開展節(jié)能新材料在變壓器制造中的應(yīng)用，條件成熟時使用油浸式非晶含金鐵心變壓器。但同時注意，應(yīng)用節(jié)能變壓器應(yīng)將可靠性是放到第一位，噪聲、溫升、機(jī)械強(qiáng)度等性能指標(biāo)也要得到保證。

2.6 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在傳輸電量相同的條件下，通過擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，使變壓器電能損失最低。也就是說，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是充分發(fā)揮變壓器效能，合理地選擇運(yùn)行方式，達(dá)到降低用電單耗的目的。變壓器的損耗都是跟著負(fù)荷率的改變而變化，變壓器在空載運(yùn)行或者低負(fù)荷運(yùn)行時，變壓器產(chǎn)生的損耗主要是鐵耗，變壓器的負(fù)荷大時，其負(fù)載損耗也大，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率大于某一的數(shù)值時，變壓器的損耗主要是負(fù)載損耗。因此，變壓器在運(yùn)行時，會有一個最佳負(fù)荷率，變壓器在這個最佳負(fù)荷率下運(yùn)行時，其綜合電能損耗達(dá)到最小，其運(yùn)行效率也最高，變壓器運(yùn)行的最佳負(fù)荷率就是變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。電力負(fù)荷通常都是隨著時間不斷變化的，因此變壓器的負(fù)荷率無法也長期保持在其最佳負(fù)荷率下運(yùn)行。一般設(shè)定一個經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，變壓器的負(fù)荷率能夠保持在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)內(nèi)的數(shù)值，則其屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，其綜合損耗最小。

實現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)措施較多，主要有以下幾種：一是依據(jù)變壓器的負(fù)荷變化規(guī)律，合理選擇變壓器的并聯(lián)運(yùn)行臺數(shù)；二是對用電負(fù)荷波動大的區(qū)域，在常年運(yùn)行的變壓器的基礎(chǔ)上．增設(shè)小容量變壓器，以供供低負(fù)荷時運(yùn)行。三是如果用電負(fù)荷常年小于或等于30%。要使用容量較小變壓器．四是使用多臺變壓器運(yùn)行時，應(yīng)根據(jù)變壓器特性負(fù)荷分布情況及變化規(guī)律，合理調(diào)整運(yùn)行變壓器，使特性好，損耗小的變壓器運(yùn)行，而特性差、損耗大的變壓器當(dāng)做備用，達(dá)到降低變壓器運(yùn)行總損耗的目的。

2.7 調(diào)整三相負(fù)荷平衡度。

變壓器在同樣負(fù)載時，三相不平衡度在最大時，其功率損耗是三相平衡時的3倍，同樣原理，三相負(fù)荷最大不平衡時變壓器負(fù)荷的無功功率損耗是三相平衡時的3倍，變壓器的三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行，不但影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及供電質(zhì)量，而且會產(chǎn)生零序電流，增加磁滯和渦流損耗。因此，變壓器要確保三相負(fù)荷平衡分配，要加強(qiáng)負(fù)荷側(cè)管理，定期測試三相電流平衡度;運(yùn)用負(fù)荷終端管理系統(tǒng)等信息技術(shù)手段長期關(guān)注配變的平衡運(yùn)行。同時，要加強(qiáng)關(guān)注變壓器運(yùn)行過程中的各種現(xiàn)象和問題，加強(qiáng)檢修與控制，最大限度的減少因停電帶來的損失。

3 結(jié)語

總之，變壓器的損耗在整個電網(wǎng)線損中占有很大比例，選擇合適的供配電系統(tǒng)中的變壓器及其運(yùn)行方式，通過各種技術(shù)措施促進(jìn)電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，才能提高變壓器的工作效能，才能節(jié)約成本，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

[1] 李曉亮.供配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析.電氣應(yīng)用.2008,(10).

[2] 王正風(fēng)，變壓器容量選擇與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].變壓器，2006，43(3)：30-32.

[3] 曹文選.變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J].農(nóng)村電氣化,1996, (09):34-35.