溫培科 王湘濤

（平高集團(tuán)智能電氣有限公司）

0 引言

變壓器在配電網(wǎng)中屬于一項(xiàng)重要裝備，電能傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p耗。對(duì)于10kV運(yùn)行線路，因變壓器造成的電能損耗在系統(tǒng)中占比超過(guò)60%。因此，電力行業(yè)的從業(yè)者廣泛關(guān)注變壓器與線路造成的損耗，并總結(jié)了一系列節(jié)能降損措施。本文圍繞10kV配電變壓器產(chǎn)生的電能耗損展開分析，總結(jié)產(chǎn)生損耗的原因，并根據(jù)實(shí)際電能損耗問(wèn)題提出降損措施，有效解決配電網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行中的降低電能損耗問(wèn)題。

1 產(chǎn)生電能損耗的原因

1.1 線路電損

10kV配電線路產(chǎn)生電能損耗的原因有很多，以三相電纜絕緣層形成的電能損耗為例，一般需要分析線路電壓、電纜電容、絕緣物質(zhì)損失角 （正切量tanσ）等因素［1］。tanσ參數(shù)與電纜標(biāo)準(zhǔn)電壓參數(shù)有關(guān)，建議通過(guò)相關(guān)產(chǎn)品目錄和文件手冊(cè)等資料獲取。若是文件資料缺失，則可以根據(jù)實(shí)測(cè)值實(shí)現(xiàn)賦值，tanσ的取值方法見(jiàn)表1。本文主要以10kV配電線路進(jìn)行分析。

表1 tanσ取值方法

1.2 配電變壓器電能損耗

對(duì)于10kV配電變壓器電能損耗的計(jì)算，需要對(duì)空載和負(fù)載工況下產(chǎn)生的損耗量分別進(jìn)行計(jì)算。其中空載損耗參數(shù)可以根據(jù)變壓器說(shuō)明書以及銘牌數(shù)據(jù)等資料獲得，若無(wú)可參考資料，建議組織試驗(yàn)測(cè)定［2］，測(cè)定方法為將供電運(yùn)行與分接頭電位的電壓參數(shù)比值與鐵心損耗功率相乘。負(fù)載損耗建議采用短路試驗(yàn)測(cè)定，或者根據(jù)變壓器銘牌說(shuō)明確定相關(guān)參數(shù)。

2 10kV配電變壓器電能損耗問(wèn)題

2.1 三相供電負(fù)荷欠缺均衡性

變壓器在空載工況下產(chǎn)生的電能損耗屬于恒量，然而負(fù)載損耗會(huì)與負(fù)荷有直接的聯(lián)系，即負(fù)荷數(shù)值發(fā)生變化，負(fù)載損耗也會(huì)隨之改變。另外，負(fù)載損耗和負(fù)荷電流之間為正比例關(guān)系?；诖饲疤?，三相負(fù)荷平衡方可保證配電變壓器的電能損耗最低［3］。若三相供電負(fù)荷不平衡，那么產(chǎn)生的電能損耗將會(huì)超出正常損耗三倍左右，甚至還會(huì)影響到高壓線路，高壓線路所形成的電能損耗與常規(guī)情況下的損耗相比，可能會(huì)超出10%。所以，配電變壓器的三相不平衡必然會(huì)造成電能浪費(fèi)，必須采取有效方法節(jié)能降耗，使電力能源利用率得到提升。

2.2 配電變壓器無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)

10kV配電變壓器開始運(yùn)行之后，多種因素均會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生影響，從而使負(fù)載發(fā)生變化。在負(fù)載發(fā)生變化后，電能損耗也會(huì)隨之變化。若配電變壓器無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，一方面會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的電能損耗，另一方面還會(huì)危及變壓器運(yùn)行的平穩(wěn)性。特別是在配電變壓器發(fā)生負(fù)載問(wèn)題之后，因?yàn)椴荒芗皶r(shí)有效的自動(dòng)調(diào)節(jié)，會(huì)造成電能損耗，嚴(yán)重影響到節(jié)能降損目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。鑒于此，配電變壓器節(jié)能降損尤為重要，變壓器的自動(dòng)調(diào)節(jié)可以降低變壓器在運(yùn)行狀態(tài)下的電能損耗。

2.3 負(fù)荷分配

10kV配電變壓器在運(yùn)行中面臨負(fù)荷分配方面的問(wèn)題，這也是導(dǎo)致電能損耗的重要原因。盡管國(guó)內(nèi)的電力技術(shù)水平和配電變壓器用電負(fù)荷能力有明顯的提升，但實(shí)際上計(jì)算用電負(fù)荷時(shí)仍然采用固有計(jì)算方法，很難保證用電負(fù)荷分配的有效性，甚至還會(huì)因此引發(fā)變壓器負(fù)荷不平衡，影響到變壓器設(shè)備的整體狀態(tài)，縮短變壓器在運(yùn)行中的使用壽命，變壓器在運(yùn)行狀態(tài)下將會(huì)產(chǎn)生大量電能損耗。

2.4 無(wú)功補(bǔ)償

配電系統(tǒng)內(nèi)部安裝了諸多感應(yīng)型電氣設(shè)備，此類設(shè)備在運(yùn)行中必須有無(wú)功補(bǔ)償作為保障，方可加強(qiáng)系統(tǒng)的電磁平衡性。若配電系統(tǒng)缺少足夠的無(wú)功補(bǔ)償容量，將會(huì)增加變壓器損耗，并且會(huì)對(duì)配電變壓器節(jié)能性造成影響。

3 10kV配電變壓器節(jié)能降損建議

3.1 加強(qiáng)三相負(fù)荷平衡性

根據(jù)分析可知配電變壓器的三相負(fù)荷如果缺少平衡性，必然會(huì)導(dǎo)致電能浪費(fèi)，降低電壓的穩(wěn)定性以及配電系統(tǒng)的安全性。若面臨電流大的問(wèn)題，還會(huì)造成銅損，甚至?xí)蚵┐哦蓴_流經(jīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)［4］。例如設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生巨大熱量，使設(shè)備在運(yùn)行中面臨嚴(yán)重耗損。為此，在實(shí)際處理過(guò)程中，更需要對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷加以分析，結(jié)合不同區(qū)域來(lái)設(shè)計(jì)供電線路，保證設(shè)備在運(yùn)行期間的負(fù)荷始終保持在平衡狀態(tài)。

在確立了此目標(biāo)后，工作人員便需要合理設(shè)置配電變壓器所在位置，一般以三相負(fù)荷中心作為首選。另外，配電網(wǎng)內(nèi)部還需要安裝監(jiān)控系統(tǒng)，電網(wǎng)在運(yùn)行期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷情況，一旦有三相負(fù)荷不平衡的現(xiàn)象，便可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及時(shí)處理，對(duì)電能耗損進(jìn)行有效控制。如果系統(tǒng)內(nèi)部安裝了大容量電氣設(shè)備，還需要安裝與其型號(hào)相適應(yīng)的變壓器設(shè)備，確定滿足電氣設(shè)備供電要求，保證電網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)性。

3.2 自動(dòng)調(diào)壓器的合理配置

因?yàn)榕潆娮儔浩餍纬傻碾娔軗p耗與電網(wǎng)電壓之間為正比例關(guān)系，所以對(duì)于配電變壓器自動(dòng)調(diào)節(jié)造成的電能耗損問(wèn)題，可以通過(guò)合理配置自動(dòng)調(diào)壓器這一方法解決，達(dá)到降低電能損耗率的目的。對(duì)于配電變壓器負(fù)載與電能耗損之間的關(guān)系，整理數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 配電變壓器負(fù)載和電能損耗關(guān)系

在選擇自動(dòng)調(diào)壓器過(guò)程中不僅要對(duì)節(jié)能性加以考慮，還需要關(guān)注到電壓是否穩(wěn)定，以保證自動(dòng)調(diào)壓器配置的合理性。自動(dòng)調(diào)壓器本身可以實(shí)現(xiàn)一定程度的節(jié)能降耗，但是在具體應(yīng)用中仍然存在一些弊端，例如不適合在長(zhǎng)距離電網(wǎng)線路中應(yīng)用，甚至對(duì)相鄰線路電壓控制的效用不明顯，有可能會(huì)造成相鄰電路電壓的明顯差異，難以保證供電穩(wěn)定性。對(duì)此，更加需要通過(guò)合理配置自動(dòng)調(diào)壓器的方式進(jìn)行解決。

3.3 做好變壓器負(fù)荷分配工作

考慮到配電變壓器開始運(yùn)行后會(huì)形成一些電能損耗，所以目前在設(shè)備的研發(fā)中，推出一些不同的節(jié)能型配電變壓器，在電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用也有比較明顯的效果。以S20型配電變壓器和S22型配電變壓器為例，將其投入使用后獲得了良好的節(jié)能成效。基于電網(wǎng)建設(shè)的配電要求，一般會(huì)采用并列設(shè)置變壓器的形式，在此情況下產(chǎn)生的變壓器能量損耗實(shí)際上是變壓器損耗疊加的效果。所以，要想有效控制配電變壓器產(chǎn)生的電能損耗，建議以節(jié)能型配電變壓器為首選，確保單一變壓器電能損耗得到有效控制，以達(dá)到降低整體配電變壓器電能損耗的目的［5］。另外，工作人員還需了解到變壓器并列運(yùn)行期間，一旦面臨負(fù)荷分配不平衡的問(wèn)題，有功功率損耗也會(huì)形成比較顯著的差異，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。所以，變壓器負(fù)荷分配必須保證合理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，使其能夠保持在最佳，避免單一變壓器形成的電能損耗。

3.4 對(duì)變壓器安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

配電系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)功補(bǔ)償容量不足，同樣會(huì)引發(fā)變壓器電能損耗。針對(duì)此問(wèn)題，建議在系統(tǒng)內(nèi)部安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，加強(qiáng)無(wú)功容量的平衡性，還可以精準(zhǔn)控制內(nèi)部電網(wǎng)電流，最大程度降低變壓器電能損耗率［6］。如果條件允許，安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備期間，還可以安裝調(diào)壓設(shè)備，通過(guò)兩種設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行，進(jìn)一步控制電能損耗。在無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的安裝過(guò)程中，工作人員還需按照線路負(fù)荷情況，選擇線路負(fù)荷2／3位置安裝無(wú)功補(bǔ)償器。此位置有利于提高線路的運(yùn)行效率，而且無(wú)功補(bǔ)償效果也能夠達(dá)到最佳，將變壓器所產(chǎn)生的部分電能損耗予以消除。需要特別注意的是，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和調(diào)壓設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行，必須控制在變壓器電壓允許范圍以內(nèi)，同時(shí)發(fā)揮兩種設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化變壓器的節(jié)能降損效果。

3.5 提出多元化節(jié)能降損方法

第一，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算方法，實(shí)時(shí)記錄無(wú)功負(fù)荷絕對(duì)值，明確補(bǔ)償容量。選擇計(jì)算方法的過(guò)程中，將核心目標(biāo)確定為節(jié)能降損，保證無(wú)功容量計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，以此為基礎(chǔ)合理確定無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝的具體部位，確保無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔玫玫接行Оl(fā)揮，保證系統(tǒng)內(nèi)部始終維持電磁平衡。

第二，為了降低變壓器的電能損耗，電路系統(tǒng)優(yōu)化建議立足于多個(gè)維度，一方面優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備，另一方面則要合理規(guī)劃線路布局，從源頭上控制電能損耗，實(shí)現(xiàn)10kV配電變壓器的節(jié)能降損。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，10kV配電變壓器作為電力系統(tǒng)非常重要的設(shè)備之一，針對(duì)其常見(jiàn)的電能損耗問(wèn)題，必須結(jié)合實(shí)際情況提出節(jié)能降損措施。根據(jù)分析可知，造成變壓器電能損耗的原因較多，需要通過(guò)安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、合理分配變壓器負(fù)荷等方法，降低配電變壓器的電能損耗。如此一來(lái)，在達(dá)到節(jié)能降損目標(biāo)的同時(shí)，還有利于實(shí)現(xiàn)10kV配電變壓器性能的優(yōu)化。