王 瑛, 鄭 凱

(1.浙江省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 浙江 杭州 310000; 2.浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 浙江 杭州 310000)

0 引 言

2021年6月1日實(shí)施的GB 20052—2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》代替GB 24790—2009《電力變壓器能效限定值及能效等級》和GB 20052—2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》。新標(biāo)準(zhǔn)刪除了電力變壓器節(jié)能評價(jià)值和目標(biāo)能效限定值,提高了10 kV配電變壓器產(chǎn)品的空載損耗或負(fù)載損耗指標(biāo)要求。但GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第6.2.3條[1]仍規(guī)定:變壓器應(yīng)選用低損耗型,且能效值不應(yīng)低于GB 20052—2020中能效標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能評價(jià)值[2]。新標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致GB 50189—2015規(guī)定中的節(jié)能評價(jià)值無法落地執(zhí)行。2022年4月1日實(shí)施的GB 55015-2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》第3.3.1條規(guī)定:電力變壓器的能效水平應(yīng)高于能效等級3級的要求。至此,變壓器能效等級的分級與變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)范要求相統(tǒng)一。本文探討的均為10 kV干式三相雙繞組無勵磁調(diào)壓配電變壓器。

1 變壓器能效等級的選用

1.1 低損耗變壓器選用

GB 20052—2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》規(guī)定電力變壓器能效等級分為3級,其中1級能效最高,損耗最低,同時(shí)規(guī)定變壓器能效限定值是指空載損耗和負(fù)載損耗值均不高于變壓器能效等級中的3級。對比GB 20052—2020中表2所示的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):

(1) 額定容量、能效等級相同時(shí),非晶合金與電工鋼帶相比,負(fù)載損耗相同,空載損耗降低60%左右;

(2) 額定容量、鐵心材質(zhì)相同時(shí),1級與2級相比,負(fù)載損耗相同,空載損耗降低15%左右;2級與3級相比,負(fù)載損耗降低10%,空載損耗降低15%左右。

按GB 55015—2021選用變壓器的規(guī)定,能效等級為1級、2級、3級的變壓器均可選用,這與2022年2月1日實(shí)施的浙江省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DB 33/1036—2021《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和DB 33/1015—2021《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定[3-4]是一致的。2022年1月1日實(shí)施的DB 33/1092—2021浙江省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)一步規(guī)定[5]:一星級綠色建筑中的電力變壓器的能效水平應(yīng)高于能效等級3級的要求;二星級綠色建筑中的電力變壓器的能效水平應(yīng)高于能效等級2級的要求;三星綠色級建筑中的電力變壓器的能效水平應(yīng)高于能效等級1級的要求。

1.2 變壓器型號的選擇

變壓器類產(chǎn)品型號的編制和注冊主要以機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 3837—2016《變壓器類產(chǎn)品型號編制方法》作為基本技術(shù)依據(jù)[6]。JB/T 3837—2016對干式電力變壓器損耗水平代號為10、11、12、13、15、16的空載損耗和負(fù)載損耗作了規(guī)定,其中損耗水平代號15、16只適用于非晶合金無勵磁調(diào)壓配電變壓器。同樣由于新老標(biāo)準(zhǔn)更替導(dǎo)致JB/T 3837—2016與GB 20052—2020脫節(jié),為此相關(guān)部門出臺了變壓器類產(chǎn)品型號注冊管理辦法,該辦法明確規(guī)定了電力變壓器損耗水平代號(試行),試用期截止到JB/T 3837—2016的修訂版正式發(fā)布實(shí)施之日。結(jié)合浙江省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品型號管理辦法,浙江省各級綠色建筑的變壓器型號選擇如表1所示。

表1 浙江省各級綠色建筑的變壓器型號選擇表

一星級綠色建筑中的變壓器型號可選擇SCB 12—XX kVA—NX3或SCBH 15—XX kVA—NX3;二星級綠色建筑中的變壓器型號可選擇SCB 14—XX kVA—NX2或SCBH 17—XX kVA—NX2;三星級綠色建筑中的變壓器型號可選擇SCB 18—XX kVA—NX1或SCBH 19—XX kVA—NX1。

2 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參照標(biāo)準(zhǔn)

針對GB 50189—2015條文說明6.2.4條“電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算可參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13462—2008《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》。配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算可參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 985—2012《配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)導(dǎo)則》”,做如下探討。

2.1 DL/T 985—2012的主要內(nèi)容

DL/T 985—2012提供了一種綜合考慮變壓器價(jià)格、損耗、負(fù)載特點(diǎn)、電價(jià)等指標(biāo)的分析和比較配電變壓器能效的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法[7](綜合能效費(fèi)用法)。該方法通過比較各可行技術(shù)方案的變壓器經(jīng)濟(jì)使用期內(nèi)的損耗費(fèi)用貼現(xiàn)值和初始投資的總和,選擇費(fèi)用最少的方案作為最佳方案。該方法分別給出了供電企業(yè)和非供電企業(yè)的綜合能效費(fèi)用的計(jì)算方法,兩種方法的主要差異在于供電企業(yè)較非供電企業(yè)的綜合能效費(fèi)用組成多包括了變壓器損耗增加的上級電網(wǎng)綜合投資,綜合能效費(fèi)用組成圖示如圖1所示。

圖1 綜合能效費(fèi)用組成圖示

2.2 GB/T 13462—2008的主要內(nèi)容

GB/T 13462—2008規(guī)定了電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則與技術(shù)要求[8],以及確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的計(jì)算方法和管理要求。其中經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在確保安全可靠運(yùn)行及滿足供電需求量的基礎(chǔ)上,通過對變壓器進(jìn)行合理配置,對變壓器的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化選擇,對變壓器負(fù)載實(shí)施經(jīng)濟(jì)調(diào)整,從而最大限度地降低變壓器的電能損耗。

2.3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參照標(biāo)準(zhǔn)的選擇

在變壓器進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),優(yōu)化變壓器組合的容量和臺數(shù)、優(yōu)化運(yùn)行方式、確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間可參照GB/T 13462,變壓器選型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)可參照DL/T 985[9-10]。

3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)的確定

變壓器的最佳運(yùn)行范圍是電力工程的一個重要方面[11-13],變壓器的有效利用和節(jié)能關(guān)系重大,因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)中的變壓器安裝容量約為發(fā)電容量的3～5倍,變壓器的投資和總體能量消耗是相當(dāng)可觀的,如果解決好這方面的問題,其節(jié)資和節(jié)能的效果也是可觀的。因此,變壓器的安裝容量和運(yùn)行效率一直為人們所關(guān)注,有關(guān)這方面的資料很多只論述變壓器的最佳負(fù)荷率為多少,而僅知道一個最佳負(fù)荷率實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值有限。

本文利用GB/T 13462的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)計(jì)算方法確定了電工鋼帶變壓器能效等級1級、2級、3級的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)是指綜合功率損耗等于或低于變壓器額定負(fù)載時(shí)的綜合功率損耗率的負(fù)載區(qū)間,最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)是指綜合功率損耗接近變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)時(shí)的綜合功率損耗的負(fù)載區(qū)間。具體技術(shù)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果得出1級、2級、3級能效電工配電變壓器性能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)如表2、表3和表4所示。其中無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量按照變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償功率因數(shù)不小于0.9時(shí)取0.04。

表2 1級能效電工配電變壓器性能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)

表3 2級能效電工配電變壓器性能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)

表4 3級能效電工配電變壓器性能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)

4 結(jié) 語

近年來,國家有關(guān)節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)的規(guī)范和政策變化較大,尤其是碳達(dá)峰碳中和的相關(guān)工作落實(shí)以來,浙江省建筑領(lǐng)域相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高了相關(guān)設(shè)計(jì)要求。變壓器的選用,涉及到國家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品型號管理辦法等多方面的規(guī)定,導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員對相關(guān)內(nèi)容認(rèn)識不一致等情況。希望本文的分析可以作為工程技術(shù)人員選用變壓器的提供參考。