楊柳 馮穗媛

摘要：介紹現(xiàn)階段我國仍存在的電力變壓器的使用誤區(qū)，非晶合金變壓器的特點，研究其節(jié)能效應，利用TOC 法進行技術(shù)經(jīng)濟分析，運行效益分析。

關(guān)鍵詞：非晶合金電力變壓器；節(jié)能；經(jīng)濟運行

1.電力變壓器的使用誤區(qū)

據(jù)統(tǒng)計，全國發(fā)電量中城市配電網(wǎng)消耗約80%的電量，其中10kV公用配電網(wǎng)絡(luò)供電占70%[1]?！笆晃濉薄豆?jié)能型變壓器現(xiàn)狀調(diào)查》中指出：“我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，如損耗每降低1%，每年可節(jié)約上百億度電。變壓器的節(jié)能降耗已是勢在必行?！?/p>

而目前許多企業(yè)仍采用傳統(tǒng)思維選擇及使用配電變壓器，造成巨大電能損失，表現(xiàn)在：

（1）只更新?lián)p壞的老舊設(shè)備；

（2）只關(guān)心一次性投資，忽略能耗及年運行費用等因素；

（3）由小容量代替大容量變壓器，誤認為負載率越高，損失電能越少。

（4）針對電網(wǎng)的繳費標準，使變壓器超負荷運行以減少基本容量電費。

選用低能耗、高效率的節(jié)能型變壓器是節(jié)能的重要手段。它能減少空載時由漏磁損耗、勵磁電流產(chǎn)生的鐵損和負載時由負載電流在變壓器線圈電阻上產(chǎn)生的損耗。

2.非晶合金電力變壓器簡介

它是采用非晶合金鐵心而得名，其突出特點是鐵磁損耗低、硬度高、剪切困難、單片厚度極薄、材料表面不平坦、鐵心填充系數(shù)低、不能承力等特點。采用特殊的單相卷鐵心組成三相五柱式結(jié)構(gòu)，單臺最大容量一般不超過1600 kVA。

3.非晶合金電力變壓器的節(jié)能分析[2]

非晶合金電力變壓器最突出的優(yōu)勢是空載損耗及空載電流特別低，其空載損耗只有S7的20%、S11的40%，甚至更少。其空載損耗及電流只有S9的25%左右，負載損耗也只有S9的75%左右，節(jié)能指標非常好。

一臺500 kVA的SBH16非晶合金電力變壓器運行1年后比S9硅鋼變壓器節(jié)約能耗約9.4 kWh，節(jié)省3.76 t煤。等同于每年減少排放粉塵0.96 t，CO2 2.572×10 -3 t，SO2 7.970×10 -2 t，NO23.470×10-2 t。目前我國在用的配電變壓器近500萬臺，若全部改為SBH16型變壓器，每年增加凈化空氣的森林面積可達34 689 km2。

4.非晶合金電力變壓器的經(jīng)濟效益分析

4.1總擁有費用分析

電力行業(yè)標準DL/T 985-2005《配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟評價導則》中提出的總擁有費用法（TOC），能夠全面表達變壓器的綜合費用。總費用簡化計算：

4.2 年運行費用分析

變壓器在不同負載率下的年運行費用是其年綜合損耗與相應電價的乘積。年綜合損耗計算如下：

4.3 選擇電力變壓器的經(jīng)濟容量

合理選擇變壓器容量，使變壓器運行于最佳負載率附近，是提升變壓器的技術(shù)經(jīng)濟效益及節(jié)能的根本措施。通常變壓器在50～100%額定負載下運行效率較高。先計算滿足負荷需要最小容量，對相近容量綜合比較，總擁有費用最低的變壓器容量作為經(jīng)濟容量。

5. 節(jié)能變壓器的推廣分析

5.1 400kVA非晶合金電力變壓器經(jīng)濟效益分析

目前電網(wǎng)供城市生活用電的400kVA配電變壓器容量占比約75%，因此以400kVA配變?yōu)槔M行分析[3]。推廣方式上主要分為兩類：電網(wǎng)新增配變的增資性項目；電網(wǎng)配變技改更換項目。

400kVA容量不同系列10KV變壓器參數(shù)如下：

空載損耗：920 W（S7）、800 W（S9）、570 W（S11）、200 W（SH15非晶）；

負載損耗：5800 W（S7）、4300 W（S9、S11、SH15非晶）；

短路電壓：4%（S7、S9、S11、SH15非晶）；

空載電流：1%（S7、S9、S11）、0.5%（SH15非晶）。

（1）電網(wǎng)新增配變的增資性項目

新增項目，采用TOC法決策是否新投SH15非晶合金電力變壓器。用電性質(zhì)為城市生活；運行年限n：20年；年貼現(xiàn)率i：7%；現(xiàn)值系數(shù)Kpv：10.594；平均購電成本Een：0.6672元/kWh；年增幅3%；年帶電小時數(shù)Hpy：8760h；年最大負載利用小時數(shù)Tmax：2500h；功率因素：0.9；年最大負載損耗小時數(shù)τ：1250h；變壓器負載率βo：0.4。按式（1）計算各備選型號變壓器的TOC值如下：

參考報價：38250元（S7）、40190元（S9）、49060元（S11）、58700元（SH15非晶）；

TOC 值：99781元（S7）、934423元（S9）、88126元（S11）、76133元（SH15非晶）；

相對最佳方案TOC差值：23648元（S7）、17290元（S9）、11933元（S11）、0元（SH15非晶）；

最佳方案的回收年限h：4.9年（S7）、5.6年（S9）、4.7年（S11）。

由以上數(shù)據(jù)可知，選用SH15型變壓器的TOC值最小，較S7、S9、S11型TOC值分別節(jié)省23648、17290、11933元。但初始采購費用較高，比其他系列高出至少20%。SH15每年支出的線損費用少。以20年經(jīng)濟運行年限看，SH15為綜合經(jīng)濟效益的最佳方案，較S7、S9、S11的回收年限分別為5年左右。

（2）電網(wǎng)配變技改更換項目

更換項目，主要以運行15年以上的變壓器為技改目標，按式（3）計算各備選型號變壓器的年運行費用，得出最省錢的方案。如表1所示：

由表1可知，變壓器的年運行費用與負載率成正比。負載率相同，S7年運行費用最大，其次是S9，再次是S11，SH15最小。SH15較S7的年節(jié)省運行費用與負載率成正比，即負載率越高，更換SH15后節(jié)省的年運行費用越大。對S9與S11，更換SH15后節(jié)省的年運行費用與負載率無關(guān)，為固定值。

5.2 400kVA非晶合金電力變壓器推廣方案

綜上所述，對電網(wǎng)推廣的最佳方案如下：

（1）新增配變的增資性項目，選用SH15非晶合金電力變壓器。

（2）配變技改更換項目，以投運15年以上的變壓器為技改目標。不同系列變壓器，應優(yōu)先更換S7系列，再是S9系列，最后是S11系列。同一系列的變壓器，若為S7系列，應優(yōu)先更換負載率高的變壓器；S9與S11系列則不受此限，可按常規(guī)技改原則進行調(diào)換。

（3）負載率偏低（20%-30%）的配電臺區(qū)，優(yōu)先考慮新裝或更換SH15非晶合金電力變壓器。負載率過高甚至過載的配電臺區(qū)，不宜使用SH15，可考慮更換后再增設(shè)一臺分擔負荷。

參考文獻：

[1]閻志華：10kV配電線路故障及預防措施探討[J]，廣東科技，2011，（20），90

[2]張祥：非晶合金變壓器節(jié)能效應分析[J]，農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012，（12）53-55

[3]茅建華：非晶合金變壓器節(jié)能經(jīng)濟效益分析[J]，上海電力學院學報，2005，（21），177-180