10kV配电变压器的节能技术措施研究

秦天龙，高翔，魏艳敏

（国网山东省电力公司莘县供电公司，山东聊城，252400）

0 引言

现阶段，我国的10kV配电变压器在节能方面还存在着生产工艺落后、配电系统自动调节能力低以及变压器负荷分配等方面的问题，还不能满足可持续发展的要求，具体的技术实施也不够完善，而相关的理论研究还不够成熟，所以本文针对10kV配电变压器的节能技术措施的分析研究是很有现实意义的。

1 10kV配电变压器节能技术应用的现存问题

现阶段，在我国的电网系统中，10kV配电变电器（如图1所示）应用广泛，但是在配电变电器的节能方面还存在着很多的不足，在一定程度上造成了资源的大量损耗，虽然经过了多代改革，但是还是没有达到节能减排的需求，还存在着以下几个方面的问题。

图1 10kV配电变电器

1.1 生产工艺落后

生产工艺落后是当前10kV配电变压器比较显著的问题。对于10kV配电变压器来说，通常情况下，设备的配置是需要十分精密的，因为这不仅仅会涉及到多种的制作材料，在结构的使用和建设方面也有着很多的要求。而材料和结构的配置又是10kV配电变压器节能效果的重要影响因素之一。但是，现阶段，对于10kV配电变压器的生产，很多企业还是通过原有的设备进行一系列的生产以及制造的活动，以至于10kV配电变压器配件的精密度无法满足相应的要求，从而在一定程度上造成了电能的过多损耗。也就是说，生产工艺落后的问题是当下10kV配电变压器节能技术应用过程中，提升节能效果所必须解决的问题。

1.2 配电系统自动调节能力低

配电系统自动调节能力低也同样是现阶段10kV配电变压器节能技术应用过程中所存在的问题。通常情况下，10kV配电系统在运行时，其负荷就会发生一系列变化，从而在一定程度上增加了其电能耗损。在这种背景下，再加上配电系统的自动调节能力不足，从而使得负荷的自动调整性能不高，直接引起了配电变压器节能性能难以提升的问题。简单来说，就是10kV配电变压器运行会产生负荷，而配电系统自动调节能力低，直接导致负荷所增加的电能损耗无法得到有效地控制，从而导致了配电变压器的节能效果无法满足相关的要求。

1.3 变压器负荷分配问题

10kV配电变压器节能技术应用过程中，还存在着变压器负荷分配的问题。具体来说，随着我国相关技术的发展与进步，10kV配电变压器的用电负荷在很大程度上得到了提升，但是对于变压器负荷分配来说，还依然是通过原有用电负荷来进行相应的计算，直接引发了配电变压器负载过大的问题。而一旦配电变压器负载过大，不仅仅会造成配电变压器工作状态的不稳定，还会在一定程度上缩短10kV配电变压器的使用寿命，还使得工作过程中的能量损耗进一步提升，无法满足当下节能减排的要求，不利于10kV配电变压器的健康可持续发展。

2 10kV配电变压器的节能技术措施

2.1 分析10kV配电变压器的损耗问题

分析10kV配电变压器的损耗问题是10kV配电变压器的节能技术实施的重要前提。10kV配电变压器主要是通过电磁感应输送配电的，其损耗的高低将直接影响电力成本以及安全。通常情况下，10kV配电变压器的损耗主要分为有功损耗和无功损耗两种。对于有功损耗来说，通常是指运行过程中有功功率所产生的损耗。一般包括铁损和铜损两种。其中，铁损多表现在磁滞、涡流以及电阻等方面，而铜损多表现在线圈电阻方面，二者产生损耗时都伴随着发热现象。对于无功损耗来说，无功损耗主要产生于变压器变压与能量传递的过程中，无功损耗可根据产生的原因分为励磁电流无功损耗以及绕组阻抗和电流无功损耗两种形式，其中，前者与稳定变压器状态有关，后者与配电变压器的负载电流的大小有着很大的联系。

2.2 设置自动调压器

图2 常见的自动调压器

设置自动调压器是10kV配电变压器的节能技术实施的重要基础。10kV配电变压器运行过程中的负载与其节能能力有着很大的联系，如下表所示。具体来说，当负载超过额定的5%时，铁损就会有大约15%左右的增加，而超过额定10%时，能量损耗就会直接提升到150%，所以说，要想实现变压器的节能，就要针对配电系统的负载自动化调控进行自动调压器的设置，要通过额定电压的保持，去进行节能功能的实现。自动调压器可以在很大程度上保持配电系统的稳定性与节能性，通常情况下，波动都会控制在20%以内。与此同时，自动调压器还可以根据不同的负载情况进行分接头的针对性调节，从而把出线电压维持在规定的范围之内。但是，现阶段，自动调压器的设置还无法满足长距离输电的电压保持需求，还会引发远近线路电压差异较大，进而对供电质量造成不良影响，所以最好把自动调压器与无功补偿系统结合使用。

表1 10kV配电变压器运行过程中的负载与其节能能力的联系

2.3 优化负载方案

优化变压器之间的负载方案是10kV配电变压器的节能技术的重要环节。现阶段，对于10kV配电变压器的设计、装配来说，通常是需要多台变压器联合使用的，不仅仅是为了提升供电容量，还是为了维持配电系统的稳定性，但是在一定程度上引起了配电网的节能问题。而要想提升这种模式下的节能能力，可以进行变压器组间的负载情况的转变。具体来说，在进行10kV配电变压器组的设计以及分配的过程中，有根据相关的节能要求，进行负载方案的优化，从而降低配电变压器组的能量损耗。例如，在并列式配电变压器组的设计过程中,首先，要根据进行两台变压器的分别损耗的计算，再根据分别损耗，进行综合损耗的计算，得出相应的损耗关系，从而进行经济运行方案的确定与优化。

2.4 平衡三相负载

平衡三相负载是10kV配电变压器的节能技术实施的必要手段。通常情况下，对于10kV配电变压器来说，如果出现线路中三相负载的不平衡现象，就会引发整体电流的变化，导致三相压差增大，从而在一定程度上影响配电的质量，而且其他相的负载电流也会产生变化，增加铜损，影响电磁平衡，甚至是产生漏磁现象，从而增大变压器的能耗。为了保证三相负载的平衡, 需要将变压器设置在配电线路的中心, 并且在运行过程中对线路进行监测, 同时配电系统需要加装消谐以及无功补偿系统, 另外对于大功率用电器, 需要设立专用的单向变压器, 并将之直接与高压电网相连接。通过这些措施能够保证配电网中的三相负载处于平衡或近似平衡状态。

2.5 引入新材料与新工艺

引入新材料与新工艺同样是10kV配电变压器的节能技术实施的重要内容。虽然我国10kV配电变压器应用范围广、发展时间较长，但是在节能方面还比较落后，究其原因，主要是由于材料使用以及制作工艺两个方面的先进性不足导致的。所以加强新材料和新工艺的引入是十分必要的。具体来说，首先，要转变以往材料易腐蚀、电阻大的不足，加强无氧铜和磁体等材料的引进，降低线圈的数量，通过铁芯降低电磁损耗，从而实现配电变压器的节能。其次，要转变以往的配电变压器生产方式，降低各零部件的生产参数的影响，优化现有工艺，积极引进先进工艺，从而在降低生产误差的同时，提升10kV配电变压器节能的能力。

3 结束语

本文从实际出发分析10kV配电变压器节能技术应用的现存问题，与时俱进，做好损耗问题的分析、自动调压器的设置、负载方案的优化、三相负载的平衡以及新材料与新工艺的引入，对10kV配电变压器节能能力的提高有着重要的影响。