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點擊次數：220 發布時間：2012-12-27
1 前言
當前，世界能源日益緊張，節能已經成為全社會共同關注與研究的課題。節能不僅是經濟上的考慮，同時對減少環境污染也有重要意義。配電變壓器作為使用的電力設施，數量種類繁多，對節能減排有著重要意義。國家電網對此也很重視，特別規定新安裝的配電變壓器必須達到性能代號9以上。配電變壓器存在數量巨大、型號復雜、難以管理的問題，需提高各方人員的節能意識，才能收到理想效果。如若將目前仍被大量使用的性能代號為7的高損耗變壓器，更換成性能代號為11的低損耗變壓器，只要約7年時間，就能將初期投資收回，還有環保效益。當前對配電變壓器的安全性及變壓器電能轉換質量的要求也越來越高。因此，筆者認為有必要對配電變壓器的應用進行探討，以便更合理的使用配電變壓器。
2 變壓器的損耗
變壓器有功損耗分空載損耗P0和負載損耗Pk，空載損耗主要由鐵芯中的磁滯損失和渦流損失造成，這兩種損耗皆由變壓器的鐵芯產生，因此空載損耗也稱鐵損。空載損耗與電壓、頻率、鐵芯材質等因素有關，與負載大小無關，因此是相對固定的損耗。
額定負載損耗指一二次繞組都運行于額定電流狀態下，一二次繞組產生的損耗，因一二次繞組都是銅繞組，因此也稱為銅損。負載損耗隨負載大小及運行溫度的變化而變化。變壓器無功損耗不直接產生實際電能損耗，可通過低壓側電容補償。
3 新型配電變壓器的節能原理
性能代號的涵義為：在S7型以上，空載損耗每降低約10%，代號“7”則在數字上加“1”。從S7型發展到S9型，負載損耗降低較多，平均為25%，后因沒有突破性新材質，負載損耗下降較困難。所以性能水平代號以空載損耗降低為標準。以400kVA為例，S7型空載損耗920W，S11型空載損耗570W，下降38%。
常用的新型配電變壓器是S11型疊鐵芯變壓器，分析損耗降低原理為：生產S11型變壓器采用的是外高磁化力的高導磁硅鋼片，片厚為0.27mm，單位鐵損1W/kg，新S9型為普通硅鋼片，片厚為0.35mm，單位鐵損1.55W/kg。如果要使單位損耗進一步降低，就需進一步采用激光照射和機械壓痕的措施，如日本采用激光照射的ZDKH冷軋取向硅鋼片，0.27厚為0.93W/kg，0.23厚為0.85W/kg。硅鋼片越薄，渦流的抵消效果越好，損耗越低。
為了降低損耗，硅鋼片使用的厚度越來越薄，而片形越薄，剛度越差，給疊積鐵芯造成困難，而卷鐵芯變壓器適宜使用薄型硅鋼片。因卷鐵芯幾乎沒有疊鐵芯的疊接接縫，減少了磁阻，因此空載損耗小。卷鐵芯變壓器制作加工較困難（特別是630kVA以上的變壓器），設備投資大，容量越小的，卷鐵芯*性體現得越明顯，但容量越大的卷鐵芯的*性就越顯現不出來。因此，卷鐵芯產品尚不具備明顯優勢，近期不存在卷鐵芯變壓器取代疊鐵芯變壓器的趨勢，但薄型高導磁取向硅鋼片和非晶合金鋼片的大量生產，卷鐵芯制造設備的研究成功，卷鐵芯變壓器已被世界各國所重視，未來，卷鐵芯變壓器將會有更大的發展前途。
目前，zui節能的新型配電變壓器是非晶合金鐵芯變壓器，簡稱非晶變壓器，鐵芯采用非晶合金卷制而成。非晶變壓器的性能代號可達到16，相對于9系列，可降低空載損耗80%。金屬熔化后在高溫下分子不按晶格排列，緩慢冷卻時，形成結晶態，當急速冷卻時來不及按晶格排列而成非晶態，制造非晶合金時，其冷卻速度為105～107K/s。非晶合金由鐵、鎳、鉻、鈷等金屬添加硼、碳、硅、磷等非金屬組成。非晶合金磁化功率小，磁滯損耗小，渦流損耗小，比用硅鋼片鐵芯的變壓器空載損耗下降70%~80%。目前750kVA及以下非晶配電變壓器已進入了商業化生產，制造商已達30多家。
非晶合金片厚度只有0.02～0.05mm，一般只適宜采用卷鐵芯結構，當變壓器容量較大時，不適合采用卷鐵芯結構，應采用三相疊鐵芯結構，此時可預先將若干片非晶合金粘合起來。
4 新型配電變壓器經濟效益的分析
配電變壓器的損耗及目前市場價情況如表1、表2所示。由于應用場所的不同，干式變與油式變兩者無法比較，只能是不同型號的油式變或不同型號的干式變之間作比較。
（1）幾種油浸式變壓器的比較（見表1）
用S11替換S7，比較幾年之內能收回成本（以較典型的400kVA容量為例）。如表1所示，S11比S7空載損耗減少0.35kW，負載損耗以平均負載率40%計，減少0.6kW，電價按普通工業電計為0.78元/kWh，每年因損耗減少節約電費為：（0.6+0.35）×24×365×0.78 =6491元，收回成本年限為：50465/6491=7.7年，因此10kV配電室如果還要繼續使用7.7年以上，單純從經濟方面考慮，用S11替換S7也是劃算的，另外還有環境保護的意義尚未計算在內。再以S11-200替換S7-200以較，收回成本年限為8.7年;S11-800替換S7-800，收回成本年限為8.4年，其它容量就不例舉了。
新建10kV配電室中，S11與S9的比較（以較典型的400kVA容量為例）。S11比S9空載損耗減少0.23kW，負載損耗一樣，電價按普通工業電計為0.78元/kWh，每年因損耗減少節約電費為：0.23×24×365 ×0.78=1572元。S11與S9的價差為4588元，收回成本年限為：4588/1572=2.9（年），因此變壓器如要使用2.9年以上，單純從經濟方面考慮，使用S11型也是合算的，環境保護的意義尚未計算在內。再以S11-200與S9-200相比較，收回成本年限為2.9年;S11-800與S9-800比較，收回成本年限為2.7年，其它容量在此不一一例舉。
新建10kV配電室中，SH16與S11的比較（以較典型的400kVA容量為例）。SH16比S11的空載損耗減少了0.41kW，負載損耗一樣，電價按普通工業電計為0.78元/kWh，每年因損耗減少節約電費0.41×24 ×365×0.78=2801元，SH16與S11的價差為18351元，收回成本年限為18351/2801=6.6（年），因此變壓器如要使用6.6年以上，單純從經濟方面考慮，使用SH16也是合算的，環境保護的意義尚未計算在內。再以SH16-200與S11-200進行比較，收回成本的年限為6.9年;SH16-800與S11-800相比較，收回成本的年限為6.4年，其它容量不一一例舉。
（2）干式變壓器的比較（見表2）
