隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源供需矛盾日益突出，對(duì)于供配電系統(tǒng)而言，推進(jìn)節(jié)能降耗技術(shù)措施和設(shè)備裝置尤為重要。變壓器是供配電系統(tǒng)中的核心電能分配調(diào)度設(shè)備，其節(jié)能經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行是電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)能研究的重中之重，合理采取措施降低變壓器能耗是供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵。
一、變壓器節(jié)能降耗的關(guān)鍵技術(shù)
1.1采用新材料
在變壓器制造方面采用新型材料代替鋁合金或鋼鐵材料，能夠增強(qiáng)變壓器抗腐蝕性，減小電阻，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。目前主要有兩種新型材料比較受歡迎。第一種是無(wú)氧銅材料，可以有效的降低配電變壓器的線(xiàn)圈的內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。無(wú)氧銅材料具有加工工藝簡(jiǎn)便、取材方便、成本低的特點(diǎn)，同時(shí)還有利于增強(qiáng)配電變壓器抵抗短路的能力。第二種是采用非晶體合金材料作為配電變壓器的磁體材料。非晶體合金材料制作的鐵芯可以有效降低電磁的損耗，從而達(dá)到提高配電變壓器經(jīng)濟(jì)性的目的。
1.2加裝自動(dòng)調(diào)壓器
變壓器的損耗與配電網(wǎng)的電壓有著密切的關(guān)系，通過(guò)在變壓器的負(fù)載分接頭檔位上安裝對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電容器的技術(shù)手段，能夠適量的優(yōu)化和調(diào)整配電網(wǎng)的運(yùn)行電壓。自動(dòng)調(diào)壓器是一種利用三相耦合變壓器，根據(jù)配電變壓器的實(shí)際輸入電壓值自動(dòng)調(diào)節(jié)變比來(lái)保證輸出電壓穩(wěn)定的裝置，使輸入電壓值在正常值的3%內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，利用內(nèi)部相應(yīng)控制器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)最大量的節(jié)能降耗。
1.3配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式
配電變壓器的能耗不僅與配電器的制造材料、加工工藝等有關(guān)，而且還和配電變壓器的運(yùn)行方式有很大的關(guān)系。因此優(yōu)化配電變壓器的運(yùn)行方式是配電變壓器節(jié)能降耗的關(guān)鍵。我國(guó)目前采用的仍然是傳統(tǒng)的配電變壓器的運(yùn)行方式，這種傳統(tǒng)的變壓器的運(yùn)行方式不夠合理，導(dǎo)致了變壓器的運(yùn)行能耗很高，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)性的要求。。在實(shí)際配電系統(tǒng)中，可以采用無(wú)功耗補(bǔ)償?shù)姆绞健＞唧w措施為，在配電系統(tǒng)中安裝并聯(lián)變壓器無(wú)功補(bǔ)償元件，這樣可以提供感性負(fù)載所消耗的無(wú)功功率。常用的方式還包括，一是配電變壓器的分組補(bǔ)償，在低壓安裝并聯(lián)無(wú)功耗元器件。二是采取先進(jìn)的技術(shù)手段保持變壓器運(yùn)行時(shí)三項(xiàng)符合長(zhǎng)期處于平衡的工作狀況。此外降低配電變壓器運(yùn)行損耗一個(gè)重要技術(shù)手段就是通過(guò)調(diào)整三相負(fù)荷的平衡性使配電變壓器基本處于平衡。在實(shí)際配電變壓器中，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，會(huì)導(dǎo)致負(fù)序電壓，使系統(tǒng)電壓發(fā)生波動(dòng)，因此也影響了配電系統(tǒng)的能耗。配電變壓器三相不平衡時(shí)，不僅增加了自身的能耗，還會(huì)增加線(xiàn)路的損耗，因此必須要進(jìn)行三相電的平衡。
二、變壓器節(jié)能運(yùn)行的措施分析
2.1優(yōu)選節(jié)能經(jīng)濟(jì)型配電變壓器
在進(jìn)行配電變壓器型號(hào)、容量等選型設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)在技術(shù)上可行的基礎(chǔ)上，優(yōu)選控制損耗率較低的節(jié)能經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。如：目前工程上應(yīng)用較成熟的S11、S13節(jié)能經(jīng)濟(jì)性配電變壓器，其同S9系列變壓器相比，其控制損耗約降低30%左右，控制電流則降低約40%左右，同時(shí)具有過(guò)載能力強(qiáng)，綜合節(jié)能效果較為明顯。S13系列的配電變壓器，其線(xiàn)損比較小，比較適用于運(yùn)行負(fù)荷波動(dòng)幅度較大的配電系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)代配電系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的工程領(lǐng)域。
2.2采用多臺(tái)配電變壓器聯(lián)合運(yùn)行節(jié)能的調(diào)度方式
隨著配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模和容量的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)負(fù)荷容量變化也較為頻繁，且在各種運(yùn)行方式下的損耗也有很大差別，最優(yōu)運(yùn)行工況點(diǎn)和調(diào)度方式也應(yīng)隨其發(fā)生改變，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
配電變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，其自身所產(chǎn)生的空載損耗和負(fù)載損耗共同形成變壓器運(yùn)行的有功損耗，會(huì)隨負(fù)載變化而發(fā)生非線(xiàn)性變化，其中：空載損耗是一個(gè)特定的系數(shù)，基本不會(huì)隨變壓器負(fù)載率的變化而發(fā)生變化;而負(fù)載損耗則是一隨負(fù)載波動(dòng)的變動(dòng)值，其與變壓器負(fù)載電流的平方呈正比例關(guān)系。在多臺(tái)變壓器聯(lián)合運(yùn)行過(guò)程中，總有一個(gè)最低點(diǎn)是負(fù)載系數(shù)最低點(diǎn)，也就是配電變壓器聯(lián)合運(yùn)行的綜合功率經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)最低點(diǎn)。要根據(jù)配電系統(tǒng)的實(shí)際情況，合理計(jì)算出變壓器的最佳負(fù)荷運(yùn)行工況點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷區(qū)，采取多臺(tái)配電變壓器聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行，按照負(fù)載從小到大的運(yùn)行特性，計(jì)算出不同負(fù)載區(qū)域的最佳變壓器運(yùn)行搭配臺(tái)數(shù)和調(diào)控運(yùn)行方式，合理根據(jù)綜合功率負(fù)載關(guān)系確定多臺(tái)配電變壓器聯(lián)合運(yùn)行的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域，避免出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”等稱(chēng)非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況出現(xiàn)，有效提高配電變壓器供電安全可靠和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。
2.3調(diào)整配電變壓器相間不平衡負(fù)載率實(shí)現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
由于配電變壓器及其供配電系統(tǒng)中，單相用電負(fù)荷所占比例較重，且隨著各種節(jié)能電氣設(shè)備、節(jié)能燈具等的廣泛推廣使用，配電變壓器，尤其是公用配電變壓器其三相負(fù)載不平衡度較大，相應(yīng)引起的損耗較大，這就說(shuō)明三相不平衡所引起的負(fù)載損耗非常大，是變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究的一個(gè)重點(diǎn)。通過(guò)合理的相間負(fù)載優(yōu)化調(diào)整，降低三相間負(fù)載不平衡度，使配電變壓器三相負(fù)載幾乎接近平衡關(guān)系，這樣就能獲得較好的相間平衡關(guān)系，降低配電變壓器運(yùn)行過(guò)程中的有功損耗和無(wú)功消耗，提高電能分配調(diào)度轉(zhuǎn)換效率。
2.4進(jìn)行適當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償
從配電變壓器運(yùn)行工況及其與負(fù)載間的負(fù)荷曲線(xiàn)可知，配電變壓器的無(wú)功負(fù)荷主要集中在輕載或空載運(yùn)行工況，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁無(wú)功，其消耗的無(wú)功容量約為配電變壓器額定容量的10%～15%。因此，可以采取集中無(wú)功補(bǔ)償措施，通過(guò)合理選擇SVC、SVG、TSC等無(wú)功補(bǔ)償裝置，將抵押無(wú)功補(bǔ)償電容器通過(guò)負(fù)荷開(kāi)關(guān)接到配電變壓器母線(xiàn)側(cè)，在系統(tǒng)運(yùn)行在輕載或空載工況時(shí)，合理切投電容器來(lái)實(shí)時(shí)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，提高10kV配電系統(tǒng)的功率因素，有效降低配電變壓器的運(yùn)行損耗，同時(shí)達(dá)到提高端部低壓改善電壓質(zhì)量的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效果。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在配電網(wǎng)中合理采取優(yōu)選節(jié)能性配電變壓器、多臺(tái)配電變壓器聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)整三相負(fù)荷、進(jìn)行適當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙?jié)能措施，能夠降低配電變壓器運(yùn)行損耗，達(dá)到節(jié)能降耗經(jīng)濟(jì)調(diào)控運(yùn)行的目的。