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變壓器是電力系統(tǒng)中重要的不同電壓等級(jí)電能轉(zhuǎn)換的主要電氣設(shè)備,同時(shí)也是一個(gè)電力系統(tǒng)中較大的電能消耗大戶。目前10kV配電網(wǎng)上運(yùn)行服役時(shí)間超過(guò)20年的低效率高能耗的配電變壓器容量約占整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)容量的10%以上,其總?cè)萘扛哌_(dá)2.4億kVA,這樣每年由于地效率配電變壓器產(chǎn)生的電能浪費(fèi)十分巨大,加上這些配電變壓器普遍存在參數(shù)較低、損耗較高、缺陷較多、自動(dòng)化水平較低等問(wèn)題,大大降低了配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠性。因此,對(duì)導(dǎo)致10kV配電變壓器產(chǎn)生較高損耗的原因進(jìn)行歸納總結(jié)后,結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)裝備,降低配電變壓器系統(tǒng)損耗,提高配電網(wǎng)電能供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)可靠性,對(duì)于節(jié)約能源、緩解電力供應(yīng)短缺、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展等方面均具有非常重要的意義。

　　1 確定變壓器間負(fù)載經(jīng)濟(jì)分配

　　國(guó)內(nèi)在大量研究專家學(xué)者的共同努力下,在配電變壓器節(jié)能降耗方面已取得了令人滿意的成果,其基本措施方法就是在配電網(wǎng)系統(tǒng)中廣泛推廣使用如S12,S11等高效能低損耗的配電變壓器;在實(shí)際調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中,根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化特性,合理正確選用變壓器容量、臺(tái)數(shù)、以及調(diào)度運(yùn)行模式;采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置等提高配電變壓器功率因數(shù)等也是配電變壓器節(jié)能降耗的主要技術(shù)措施,從而有效提高配電變壓器綜合利用效率水平。由于10kV配電變壓器在工程實(shí)際應(yīng)用中通常是由幾臺(tái)變壓器同時(shí)并列運(yùn)行供電,即在配電網(wǎng)供電系統(tǒng)中配電變壓器有功功率和無(wú)功功率總損耗為所有變壓器損耗的總和。從大量文獻(xiàn)資料和實(shí)際設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)可知,在供電系統(tǒng)電力負(fù)荷總量不變,且變壓器運(yùn)行方式也處于不變條件下,變壓器間負(fù)載量的分配不同其變壓器系統(tǒng)總有功損耗和無(wú)功損耗也會(huì)有很大差別。因此,在多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行模式下,需要對(duì)變壓器間的總負(fù)載進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配,從而使各變壓器均運(yùn)行在最優(yōu)工況條件下,使變壓器總有功功率損耗和無(wú)功功率損耗降到到系統(tǒng)最低值,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　2 選用自動(dòng)調(diào)壓器

　　眾所周知,配電變壓器有功損耗與配電網(wǎng)電壓的平方成正比,也就是說(shuō)通過(guò)調(diào)整配電變壓器負(fù)載分接頭檔位、在母線上投切對(duì)應(yīng)補(bǔ)償電容器等技術(shù)手段,從而在保證配電網(wǎng)電壓質(zhì)量水平的基礎(chǔ)上,通過(guò)適度優(yōu)化調(diào)整配電網(wǎng)運(yùn)行電壓,就可以使配電變壓器達(dá)到節(jié)電降損的目的。從大量實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,當(dāng)配電變壓器運(yùn)行過(guò)程中其過(guò)電壓水平達(dá)到額定電壓值5%時(shí),其內(nèi)部鐵損量將會(huì)增加到15%;而當(dāng)配電變壓器的過(guò)電壓水平達(dá)到額定電壓值的10%運(yùn)行,其內(nèi)部鐵損量則會(huì)急劇增高到額定時(shí)的50%以上,且變壓器內(nèi)部空載電流值也會(huì)大幅度增加,從而增大了供配電系統(tǒng)中的無(wú)功損耗總量。配電變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,通過(guò)相應(yīng)設(shè)備控制避免其出現(xiàn)過(guò)電壓運(yùn)行工況,一方面可以延長(zhǎng)變壓器使用壽命,另一方面可以降低變壓器內(nèi)部鐵損和激磁損耗,保證其高效穩(wěn)定運(yùn)行。因此,選用新型節(jié)能配電變壓器對(duì)提高配電變壓器電能轉(zhuǎn)換率具有非常大的工程實(shí)際意義。自動(dòng)調(diào)壓器是一種可以自動(dòng)跟蹤供配電系統(tǒng)中輸入電壓值的變化(主要由電力系統(tǒng)中負(fù)載波動(dòng)引起)值而通過(guò)內(nèi)部電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié),保證整個(gè)電壓輸出穩(wěn)定。自動(dòng)調(diào)壓器實(shí)際就是一個(gè)恒定輸出的三相自耦變壓器,它可以在供配電系統(tǒng)電壓處于20%波動(dòng)范圍內(nèi),利用內(nèi)部相應(yīng)控制器對(duì)整個(gè)電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),保證其輸出電壓的恒定,從而有效提高供配電系統(tǒng)的供電電能質(zhì)量水平,保證10kV供配電系統(tǒng)高效穩(wěn)定的運(yùn)行,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　3 無(wú)功補(bǔ)償提高變壓器負(fù)載功率因數(shù)

　　在配電網(wǎng)系統(tǒng)中有大量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和其他感應(yīng)電氣設(shè)備,這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中除了消耗配電網(wǎng)有功電能外,還需要一定量的無(wú)功功率維持系統(tǒng)電磁平衡。配電網(wǎng)中無(wú)功容量的減少,勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)功率因素cosΦ值較低,從而增加了配電變壓器的系統(tǒng)能耗,增大了電能損失。采用SVC、SVG等無(wú)功補(bǔ)償裝置,可以對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)功進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)區(qū)域無(wú)功的動(dòng)態(tài)平衡,使配電網(wǎng)負(fù)載電流降低,減少變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在配電變壓器允許電壓偏差范圍內(nèi),選用調(diào)壓與補(bǔ)償電容器相結(jié)合的無(wú)功調(diào)節(jié)措施方案,可以實(shí)現(xiàn)配電變壓器峰谷運(yùn)行工況條件下的逆調(diào)壓節(jié)能運(yùn)行需求。

　　4 保持配電變壓器運(yùn)行三相負(fù)荷實(shí)時(shí)平衡

　　當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷處于不平衡狀態(tài)時(shí),就會(huì)造成變壓器三相壓差過(guò)大,從而產(chǎn)生負(fù)序電壓,導(dǎo)致供配電系統(tǒng)電壓發(fā)生波動(dòng),影響電壓質(zhì)量和供配電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。由于變壓器某相繞組中負(fù)荷電流過(guò)大,就會(huì)導(dǎo)致該繞組的銅損增大,增大變壓器損耗;負(fù)荷三相不平衡還會(huì)造成變壓器內(nèi)部磁路發(fā)生不平衡,從而形成大量的漏磁通,且在流經(jīng)銅皮、變壓器鐵心夾件等部件,就會(huì)發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象,增大變壓器內(nèi)部雜散損耗。配電變壓器三相負(fù)荷不平衡是其產(chǎn)生巨大能耗的主要原因,當(dāng)配電變壓器處于三相平衡負(fù)荷運(yùn)行工況條件下,其負(fù)載損耗最小;而當(dāng)變壓器處于三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行工況下,其總能耗為三相損耗的總和,尤其當(dāng)變壓器運(yùn)行在最大三相不平衡狀態(tài)下,其系統(tǒng)損耗就是平衡負(fù)荷時(shí)損耗的三倍。配電變壓器處于三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行工況條件下,不僅會(huì)增加自身能耗,同時(shí)還會(huì)增加一次高壓側(cè)線路損耗,據(jù)大量實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,配電變壓器處于最大不平衡運(yùn)行工況時(shí),其高壓線路的電能損耗會(huì)增加12.5%。因此,在10kV配電變壓器運(yùn)行工況設(shè)計(jì)、施工、以及后期運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中,應(yīng)該對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行充分統(tǒng)計(jì)分析,設(shè)計(jì)出高效經(jīng)濟(jì)合理的供配電系統(tǒng)布線方案,并采取先進(jìn)的技術(shù)手段措施,保持變壓器運(yùn)行時(shí)其三相負(fù)荷長(zhǎng)期處于近似平衡工況;變壓器選擇應(yīng)盡量選在負(fù)荷中心位置。在后期運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供配電系統(tǒng)電壓水平,并對(duì)不合理運(yùn)行工況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整;對(duì)于10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中的大容量單相電氣設(shè)備,應(yīng)設(shè)專用單相變壓器,并直接接在供配電系統(tǒng)的高壓網(wǎng)絡(luò)上;同時(shí)采取相應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償及消諧裝置,提高供配電系統(tǒng)功率因素,保證10kV供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高下運(yùn)行。因此,通過(guò)調(diào)整配臺(tái)區(qū)的三相負(fù)荷使變壓器基本處于平衡運(yùn)行工況,是降低配電變壓器運(yùn)行損耗一個(gè)重要技術(shù)手段。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　10kV配電變壓器的節(jié)能降耗技術(shù)措施較多,除了上述幾種技術(shù)手段外,變壓器運(yùn)行溫度等也是影響配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)因素,因此,在配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中,必須結(jié)合配電變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況,采取合理有效的技術(shù)措施保證配電變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行在最優(yōu)工況,有效降低配電變壓器運(yùn)行綜合能耗,實(shí)現(xiàn)配電變壓器節(jié)能降耗經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行目標(biāo)。