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2006年第6期
上力
专题研讨
配电变压器能效探析
姜益民
(上海电力公司,上海200122)
摘要:提高配电变压器运行能效是我国节能工作中的重要内容、但目前人们对于变压器能效的认识尚不足
相关标准也需进一步修改和补充。文章介绍了如何合理确定配电变压器损耗限值,分析了影响变压器能效的
因素,提出了提高变压器能效的技术和政策措施,并简介了几种运行能效较高的新型变压器。
关词:配电变压器;能效;ICC;标准
中图分滢号:TM41文献标识鸡:B
变压器是输变电设备中的耗能大户。据估定的负载损耗限值缺少依据,从标准的7型变压
计,我国变压器的总损耗占系统总发电量的3%器降低25%~30%的负载损耗到型,再维持不
4%,这种状况使能效降低,造成巨大的电力浪变到11型和13型,是否合理值得商権
费。降低变压器运行损耗、提高运行能效已是我
变压器运行能效还与供电方式、运行方式和
国节能工作的当务之急。目前政府已将节能降耗负载特性有关。随着居民生活水平的提高,单相
情况作为一项重要指标,纳入经济社会发展的综负载特征明显,且日夜波动大,有时高达7~10
合评价体系。针对上述情况,国家颂发了《三相配倍,造成三相负荷严重不平衡,导致能效降低。因
电变压器能效限定值及节能评价值》(GB此单相供电具有较大的优越性。
20052-2006)标准,推动社会节能T作,以利于
变压器在实际运行中,为确保其安全可靠性
“+ー五”规划中的节约型社会的实现。虽然标准大都要实现N-1运行方式,重要区域还要满足
提出的能效限定值在GB/T6451,1基础上前进N一2要求,即一个有N台变压器运行的配电站,
了ー一大步,但在内容上仍未脱离配电变压器损耗应在停运一台(N-1)或2台(N一2)变压器情况
限制,无非在执行S11和SC10,淘汰S9和SC9下仍能保证配电站额定运行。因此,变压器正常
上强行地设定了时间表,并无实质性的改变
时,实际运行负荷在(N一1)/N或(N一2)/N以
标准规定的损耗限制不能一刀切,中国这么下,年平均负荷更低。如有2台变压器运行的配
大,也不能由一个限定值来指导生产和运行。节电站,正常运行时负荷在50%以下,年平均负载
能并不意味着损耗最低,而是变压器工作时能效率则在20%~30%。一般每年运行中的配电变
最高。况且提高配电变压器能效是一个系统工压器的空载损耗占变压器总损耗的90%~95%
程,涉及有色金属锎或铝、铁心矽钢片和绝缘油等以上,所以降低空载损耗比降低负载损耗更有意
主材料的资源及其在配电变压器中的消耗比例、义。由此可计算得出,配电变压器负载损耗与空
配电变压器空载损耗和负载损耗的限值、供电方载损耗的比值(以下简称损耗比)大于N/[k(N
式、负载特性和运行方式等因素。
1)2(其中k是负载系数,通常为0.5~0.7),
1负载损耗限值的确定
其能效最高。目前的GB/T6541和GB20052-
2006规定的损耗限值尚不能满足节能要求。
制造变压器的主要材料铜或铝和矽钢片本身
工厂、商业、商住、路灯、居民、农村和泵站等
就是高能耗产品,金属铜又是较稀有物种,据说在均具有不同负载特征,上三班的工厂和上二班或
陆地上仅有20年开采时间。金展铜或铝的紧缺一班的工厂的负载特征也不尽相问。为实现节能
和能源消耗直接影响变压器负载损耗的选取(当目的,标准的损耗限值应有多种选择,以适用不同
然其值还应取決于每度电刨造的社会价值和导致负载特征。通常负载平稳的如上三班的工厂,应
的环保损失)。负载损耗的选取很关键,它将直接选用总损耗较低、损耗比较小(4~6)的配电变压
影响整个社会效益和人民生存环境。目前标准规器;负载日夜变化较大且較平稳的如商业、商住和
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路灯等的供电,可选用损耗比6~10的配电变压器,虽有很多优点,但其材料消耗和生产过程中的
器;对季节性强、日夜负載变化显著、全年轻载和能源消耗比方形铁心截面变压器大。简化铁心结
空载运行时间长的居民、农村及泵站的供电,应选构和生产工艺将有利于提高综合能效。
用损耗比10以上的配电变压器。
总拥有费用
总之,变压器的损耗限值不能一刀切,这不利
变压器总拥有费用法〈 Total Owning Cost,
于节能,应规定多种的损耗比供用户自己选择。TOC)根据变压器的售价和不同效率水平的社会
希望在下次标准修订中予以改正。
价值的总拥有费用最低来决定变压器能效,是
2影响变压器能效的因素
种比较全面评价变压器能效的方法,也是国际上
通用的评估方法。由于每度电在不同地区或区域
标准的制定和设备的选用,应遵循安全、稳创造的社会价值不相同,因此要确定每kW的空
定、可靠、经济,先进的原则。节能工作不仅是企载损耗和负载损耗的社会价值因数,这也是推动
业自身的经济效益闻题,更是社会效益问题。囚节能工作和社会进步的重要手段
此,提高变压器运行能效并不是单纯提高产品的2.4全寿命周期成本
性能参数和降低损耗限值,而是在功能品质允许
变压器寿命周期成本《 Life Cycle Cost,LCC)
的情况下,把寿命周期成本降到最低达到价值上既包括变压器选型、设计、制造、试验、营销的费用
的最高点,追求社会效益的最大化。
所构成的制造成本,又包括运行、维护、能耗、保
2.1技术磨损
险、风险、检修、报废的费用所构成的未来运行成
要树立正确、科学的能耗设备管理观,把小农本。由于运行成本是未来成本,而时间是有价的,
经济时代的“新二年、旧三年、缝缝补补又三年”的因此还应考通货膨胀和银行贷款利息等因素。
经久耐用观念转变为经济寿命周期成本观念;把设
大家习惯上比较重视设备的购置费而忽视设
备的物质磨损转变为技术蘑损观念。在整个设备备的运行费用,其实变压器的运行成本不容忽视。
经济寿命周期中,不但要考虑设备的物质磨损消根据计算,一台变压器检修维护费约占原值的
耗,更主要的是按技术进步即技术磨损来合理确定2%,而能耗约占原值的18%(按输电成本0.43
设备使用周期。根据目前技术发展的速度,技术更元/(kW?h)计算),另外技术反措、政造等额外费
新周期约5~10年,我国技术标准变革周期约10用约占变压器原值的1%~2%,总计21%~22%。
年,变压器的密封材料、绝缘油和外观油漆的磨损周再加上检修时或故障时的风险成本等,变压器在有
期以及技术性能的稳定周期约10~15年,因此,配效设计周期寿命期内的运行成本要高达制造成本
电变压器技术虅损周期选定20~30年较为合适,的6~7倍。因此,变压器LC管理意义重大。
也即配电变压器使用经济寿命周期为20~30年。
般来说,在技术经济条件不变的情况下,即
2.2结构
附加先进技术的更新换代产品没有出现时,变压
变压器的能效高低还与其结构有关。无分接器LCC的最低点就是价值的最高点。这说明提
结构的变压器有利于降低空载损耗和材料消耗,同高价值不是单纯提高产品的功能品质,而是在功
时也提高了设备的可靠性,因此结构简化必将是变能品质允许的情况下,把寿命周期成本降到最低。
压器发展趋势,相关的标准应对此予以充分体现。因此变电站的规划、变压器的选型、运行应以
全星形Y,wn0接线的三柱卷铁心结构变压器,由于LC为指南,以追求最高价值为目标,以最低的