电力变压器能效检测和提升

摘要：变压器是输配电的基础设备，产品工艺、使用负荷等因素决定变压器能效水平，本文通过对变压器组成、能效检测方法和损耗分析，提出变压器能效提升措施，实现变压器节能降碳，助力實现碳达峰碳中和。

关键词：变压器;能效提升;节能降碳

一、研究背景

变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。我国在网运行的变压器约1700万台，总容量约110亿千伏安。变压器损耗约占输配电电力损耗的40%，具有较大节能潜力，加快高效节能变压器推广应用，能提升能源资源利用效率，推动节能低碳和高质量发展。目前变压器能效主要存在的问题：一是容量选择不合理导致“大马拉小车”、“小马拉大车”等现象;二是变压器三相负荷不平衡造成，线损增加、变压器发热等现象;三是部分变压器安装与用电设备距离不合理等现象。

变压器的综合功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗。有功损耗分为空载时的损耗（铁损）和负载时的损耗（铜损），空载损耗与变压器铁芯材料和制造工艺有关，与负荷无关;负载损耗是变压器电阻引起的损耗。无功损耗是变压器工作中产生的，一部分是恒量，由建立变压器磁路主通的励磁电流引起，与负载电流无关;另一部分是变压器绕组的电抗与流经绕组的电流构成，与负载电流有关。

二、变压器能效检测方法

测试应在用电体系处于正常生产实际运行工况下进行，测试期为24小时。所用仪表应能满足监测项目要求，电能计量仪表准确度应不低于2.0级。测试数据每小时准点记录一次。

三、变压器能效检测结果

通过电能质量分析仪对某工厂车间变压器进行测试，根据GB/T 13462-2008电力变压器经济运行要求，变压器的经济运行区为，最佳经济运行区为（β为平均负载系数）。

将测试结果与国家标准进行对比结果如下表所示：

将测试变压器负载率与GB/T 13462-2008电力变压器经济运行进行比较，得出A、B、C、D、E、H、I、J变压器的负载率处于最佳或经济运行区间。F、G变压器的负载率处于非经济运行区间，存在变压器负载率偏低，效率偏低的现象。

经低压侧连接点电能质量测试，发现变压器A的5次、7次、23次谐波电流分量超过国家标准限值，变压器D的7次谐波电流分量超过国家标准限值。

四、变压器能效水平提升建议

1.对F、G变压器存在运行负载低，有“大马拉小车”现象的情况，可以采用以下措施进行改善：

（1）在保证生产正常运营下，采用一用一备的方式运行，可以改为一台主变压器带全站负荷，另一台备用自动投入的方式运行，既减少变压器损耗，也保证供电可靠性。

（2）对于配备多台变压器的，建议采用低压侧联络线的方式供电。当相邻两台配变的变压器平均负荷较小时，通过低压侧联络线由其中一台带全负荷，另一台停电备用，其减少变压器损耗的效果较优。此方法推广到相邻多台配电变压器的情况下应用，可以最大限度地减少“大马拉小车”造成的损耗。采用低压侧联络线的方式进行供电，合理配置变压器负荷。

（3）安装就地无功补偿装置，可减少变压器低压侧至负载的线损。

2.分析变压器低压侧连接点电能质量测试结果提出建议

将上述变压器低压侧连接点电能质量测试结果与GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波进行对比，谐波的抑制可以降低变压器和电缆的铜损，降低发热损耗，提高变压器和系统的安全运行系数。根据配电网无功功率经济当量计量方法中三级供电无功当量的计算方法可知，用户每需求1kVar的无功功率，对应于系统侧有功功率损耗为0.09kW，即9%左右的电能损耗发生在输电线路中。通过结果分析，建议对存在谐波电流分量超过国家标准限值的变压器加装谐波处理装置，选用并联型混合滤波装置，滤除系统中含量较高的特征次谐波，并且对系统进行无功补偿。在经济条件允许下，可用有源滤波对谐波污染较大设备进行谐波治理。

五、结论

综上所述，变压器能效提升方面具有极大潜力，能促进供配电设备节能降碳，推动终端用电绿色发展。只有通过合理使用高效节能变压器，合理确定变压器容量、科学设备运营管理，才能进一步提高变压器能效水平，推动实现碳达峰碳中和。

参考文献：

[1]工业和信息化部办公厅 市场监管总局办公厅 国家能源局综合司关于印发《变压器能效提升计划（2021-2023年）》的通知工信厅联节〔2020〕69号[N].

[2]牛国轩等.工厂变压器节能技术研究[C].第六届全国石油和化工电气技术大会论文集，2021：43-49.

[3]GB/T16664-1996，企业供配电系统节能监测方法[S].

作者简介：江腾佳（1995.01—），男，汉族，广东揭阳，本科，助理工程师，研究方向：节能低碳。