电力变压器节能的新趋势

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1008-925X(2012)06-0286-01

摘 要：变压器是电网系统中最重要的设备,它的经济性、安全性与环保性直接关系电力系统的经济效益和社会效益.通过对电力变压器损耗因素的理论分析,从变压器制造材料、铁心结构以及制造技术的发展方面进行了说明,就如何降低变压器的损耗进行了探索,从而提出了变压器经济运行方式和电压调整方式等方面的具体节能措施.

关 键 词:电力变压器；节能措施；损耗

随着现代社会日新月异地快速发展,要求防火的场所大量增加,如我们身边的高层建筑、地铁、火车站、机场以及石油化工企业等日益增多,人们对变压器的安全性能也提出了越来越高的要求.由于矿物油易燃、易爆,所以油浸式变压器不宜安装在防火要求高的场所,而且油浸式变压器在运行过程中也会因渗漏油而污染到环境.

电力变压器是一种将电压降低到电气设备工作电压的电气设备,该类变压器主要用于电气设备.它是一种静止的电气设备,在能量转换过程中没有机械损耗,所以效率通常较高,一般在95%—98%.降低电力变压器损耗的途径一般有两种：一种就是采用更多的材料来降低损耗,另一种则是采用新的工艺和技术来降低损耗.我国今后在电力变压器节能技术上发展所采取的方法就是在变压器的结构、材料、工艺和其设计上采用先进的技术,在不增加产品重量和体积的前提下,达到降低损耗的目的.随着我国近年来市场经济的发展和科技的不断进步,以及新材料、新工艺的广泛应用,国内已经有不少变压器制造厂家不断研制出新的低损耗和各种结构形式的配电电压器,为我国今后在电网建设环节走节能环保之路奠定了坚实的基础.

一、新型节能变压器的种类

1）卷铁芯电变压器（S11型）.一些发达国家早已采用这种变压器,近些年来我国也在逐步推广这种变压器.S11型卷铁芯配电变压器适用范围较广,性能水平也优于S9型变压器,其空载损耗平均降低30%,空载电流平均下降70%,噪音水平下降7～10分贝.

2）单相配电变压器.这种变压器多为柱上式,一般为少维护的密封式,以便于安装并靠近负荷中心,大大减少了低压线路上的损耗,我国在一些地区试用后颇受欢迎.

3）非晶合金配电变压器.这种变压器的空载损耗比硅钢片铁芯变压器下降70%～80%.以50～2500千伏安非晶合金铁芯配电变压器为例,空载损耗在34～700瓦,空载电流在0.5～1.5%之间,节能效果也是非常显著的.

4）干式变压器.由于干式变压器的结构简单、维护方便、阻火阻燃等特点,所以已经被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合,满足了建筑内的安全防火要求.干式电力变压器一般用于工业及民用设计中,常用的为10/0.4kV,50Hz,三相最大额定容量2500kVA,可以在户内（外）都使用,容量在315kVA及以下时可安装在杆上.目前,干式变压器已约占到配电变压器的20%左右,部分大型城市已占到50%.我国主要应用的是环氧树脂干式变压器和nomex纸绝缘非包封式H级干式变压器.

5）箱式变压器.这种变压器又称为高低压预制式变电站,其大部分功能部件与变压器器身均浸入变压器箱内,占地面积小,还能起到美化环境的作用.

二、新型变压器有关节能的问题

非晶合金变压器是节能环保配电变压器的主要代表,采用这种变压器是我国电网建设理想的发展方向.非晶合金变压器虽然在20世纪80年代就已经研制成功,比如印度每年都有数十万台非晶产品入网运行,而在我国却是应用较晚,这使得人们产生了一种技术不成熟的概念,其实这正是一个误区,应该这样说,非晶合金变压器是种比较成熟的节能型产品.之所以产生这种认识,主要原因还是在于较高,它比硅钢片铁芯变压器贵一倍以上.在评价变压器时不能仅仅局限于初始的采购,应该充分考虑到变压器在运行过程中的综合成本因素,其中就包括节能效益.支付新S9型变压器的设备费用在不计淘汰下来的老式变压器回收价值的条件下,投资额可以在3年中节约的电费中得到偿还.而使用非晶合金偿还年限也不会超过8年,从20年长期运行的综合效益来看,选择非晶合金变压器比使用一般硅钢片变压器经济合理,值得投资.

另外,非晶合金材料技术的发展,也促进了节能变压器的发展.非晶材料又称金属玻璃,是一种无晶体原子结构的合金,通常为铁、镍—铁和钴基合金.铁磁体非晶合金比已知的另一些材料更易于磁化和消磁,它的磁性能已被确认在材料内部更易于磁性反转.由于非晶合金优良的性能,使用其作为铁心材料的变压器拥有良好的节能效果.非晶合金变压器的空载损耗仅为S9型变压器的20%,而负载损耗与其相同.

配电变压器的环保问题主要就集中在噪音上.其噪音一是来自变压器本体,是由硅钢片的磁致伸缩和绕组中的电磁力引起的,二是来自冷却设备,比如冷却器所引起的噪音.所以,就应该从这两方面作为突破点来降低噪音.对变压器本身的降低噪音是采用高导磁的硅钢片,还可以通过完善铁芯和引线的夹持结构,在铁芯表面涂环氧漆或采用橡皮垫,另外还可以加大油箱箱壁厚度、加固油箱以及附件等措施,可减缓并吸收磁致伸缩所产生的震动能量.在变压器外部的消声上则可以在变压器底部加装防震支架或刚性弹簧以及橡皮垫进行消震；在室内墙面进行涂覆处理或装置吸声材料,以增加墙面的吸声系数；在室外建隔声墙,以便起到隔声和吸声作用；采用隔声门和消声百叶通风窗；采用集中散热方式,将变压器本体封闭于室内或隔声罩内.

三、新型变压器在节能方面的优势

新型变压器与老式变压器相比具有以下优点:

1）新型变压器避免了由于在运行过程中发生故障而导致变压器漏油发生火灾和爆炸的危险.由于新型变压器使用的绝缘材料均为难燃、阻燃材料,即使在运行中,变压器发生故障而引发火灾或有外来火源,也不会使火灾的灾情扩大.

2）新型变压器不会像油浸式变压器那样存在渗漏油问题,更没有变压器漏油老化等问题,因此对运行维护和检修的工作量大为减少.

3）新型变压器一般为户内式装置,对特殊需要的场所也可以制成户外式.对户内式而言,它可以和金属封闭开关设备安装在同一室内,也可以和金属封闭开关设备共用一个外壳,从而可达到节省安装面积.

4）新型变压器具有很强的防潮和防污能力,并可在极其恶劣的环境条件下进行工作.

随着现代社会的不断前进,促使着其对新型节能变压器的需求量迅猛增加.特别是近些年来城市基础设施的建设规模不断扩大以及高层建筑不断涌现,对新型变压器的需求量大幅攀升.并随着制造工艺的不断进步以及新材料的出现,节能变压器的技术将进一步成熟,产品的安全可靠性以及节能环保性也将得到进一步的提高,产品的成本也必然会进一步下降,那么推广节能变压器的前景将变得更为广阔.观念新,节能环保的步子就大.所以,我们必须改变观念,要算大帐,要从长远着眼,充分地认识到老式变压器多使用一天就多一天的损耗,即使能用我们也不能再用下去了.