?
淺談變壓器節(jié)能
馬克?拉蒙多拉
Make an Energy Transformation
Mark Lamendola
一般情況下,變壓器工作時的負荷率都在35%左右,如果干式變壓器超負荷運行,則會在出風(fēng)口散發(fā)大量的熱氣。一些數(shù)據(jù)顯示,將變壓器的負荷率提高到某個數(shù)值時(如85%)可使其達到最高的工作效率,但提高變壓器的工作效率并不是僅改變這一個因素就能實現(xiàn)的。
首先,根據(jù)變壓器型號和生產(chǎn)廠家的不同,變壓器達到最高工作效率時的負載率是不同的。廠家會提供一個最佳運行工況的實驗?zāi)P图白罴沿撦d值,但由于存在制造公差,這個數(shù)據(jù)雖然很接近真實值,但不會十分精確。
無論采用何種方式,由于其中的影響因素很多(如能源效率等),計算所得的負載率與變壓器實際運行中的負載率都無法精確匹配。需要注意的是,負載值越接近最佳負載值,效率的提高速度會越慢。若制造商提供的最高工作效率時的負載率是88%,那么變壓器實際運行時負載率即使只達到75%,也要比35%時的工作效率高很多,關(guān)鍵是要避免嚴(yán)重的過載或負荷過低的現(xiàn)象發(fā)生。
通常認(rèn)為節(jié)約能源就是在事后做一些額外的措施(如增加絕緣等)以減少熱損失。但是,也可以在項目設(shè)計的過程中,通過不同的設(shè)計方案建立節(jié)能模型。有一個典型的案例是增加配電饋線和變壓器來節(jié)約能源。
通常情況下,基本電力設(shè)施的能源效率都較低,不是因為有意要浪費能源,而是沒有刻意去節(jié)約能源。
圖1 中心位置變壓器
商業(yè)及工業(yè)設(shè)備通常使用的電壓是480/277V 與208/120V的組合。一般情況下,電力公司服務(wù)器提供的電壓是480V,經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換后的電壓是277V。對于一般的辦公室和使用設(shè)備,所需的電壓是120V,這就需要降壓變壓器將電壓轉(zhuǎn)換為208/120V,通常做法是設(shè)置一個大的變壓器(見圖1)和一個綜合面板,這種做法會節(jié)省設(shè)計師的時間,但會增加建筑成本與操作成本。
理想情況下,應(yīng)盡可能地將480V電纜布滿整個建筑,到目前為止,所有饋線采用的電壓都是480V,只有少數(shù)分支線路采用較低電壓。首先,達到相同功率的條件下,電壓采用480V時要比采用120V節(jié)省更多的人力和物力。更重要的是,當(dāng)電壓為480V時,配電系統(tǒng)自身的效率就較高。120V的變壓器的位置越接近那些使用120V電壓的負載,系統(tǒng)的效率將會越高,因此可以采用以下一些較高效的做法。
1)將中心位置的一個大變壓器替換成幾個放置在不同位置的小變壓器(480V~120/208V),盡量縮短208/120V分支線路的長度,提高效率。
2)對使用277V電壓的負載采用類似的方法。將中心位置的一個大變壓器替換成幾個放置在不同位置的小變壓器(480V~480/277V)。或者考慮是否可以用480V電壓替代277V電壓,因為在某些應(yīng)用中(如典型的照明和再熱箱)是可以使用480V電壓代替的。
采用這種方式確實會增加額外的花費,但單是建筑能耗所節(jié)約的能源就足以彌補這些消耗,并且這種節(jié)能將存在于這些建筑基礎(chǔ)設(shè)施的整個生命周期內(nèi)。
在選擇高效率變壓器時,溫升也是一個重要因素。在相同負載率的情況下,變壓器的溫升越低,效率越高。溫升隨變壓器運行過程中產(chǎn)生的熱量(如一個好的變壓器產(chǎn)生的熱量會較少)和散發(fā)熱量的不同而變化。雖然銅繞組變壓器(見圖2)的成本較高,但使用過程中所節(jié)約的能耗通??梢詮浹a這部分成本。
一些專用變壓器通常要求更高,例如,需要優(yōu)化照明或高峰變量加載等。
圖2 銅繞組變壓器(圖片來源:英國多林金德斯利有限公司制造書籍/思想庫)
變壓器盡量不要安裝在通風(fēng)不暢(如排風(fēng)口貼近墻壁)或靠近熱源(如其他產(chǎn)熱設(shè)備)的位置。在商業(yè)建筑中,這種通風(fēng)不良的安裝位置通常被稱為“設(shè)備壁櫥”,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是為了節(jié)省空間。
上述這些不正規(guī)的安裝位置(特別是涉及到工作空間時)違反了NEC及OSHA中的相關(guān)規(guī)定,而且也違背了物理學(xué)定律。這不僅給維修人員帶來危險,同時也降低了設(shè)備的工作效率和可靠性,給用戶帶來不必要的散熱和噪音,造成火災(zāi)隱患。
造成這些“設(shè)備壁櫥”存在的原因并不是建筑師不了解空間的需求,而是建筑師了解得不夠充分,不能說服建造者或者業(yè)主為這部分空間買單。若能在設(shè)計階段就進行良好的溝通,空間問題可以很好地解決。作為負責(zé)商業(yè)樓宇投標(biāo)項目的承包商,可以考慮為當(dāng)?shù)氐慕ㄖ熀涂偝邪膛e辦一些免費的講座。這樣可以幫助他們避免一些錯誤,而且在他們需要推薦一位優(yōu)秀的電氣承包商時,會優(yōu)先考慮你。
于娟翻譯自http://ecmweb.com/electrical-testing/make-energy-transformation,肖昕宇校對。