淺談10kV配電變壓器節能降耗技術措施

   日期：2022-12-22

摘要:在分析了10kV配電變壓器運行現狀后,認識到10kV配電變壓器的巨大節能潛力,結合自我多年工作經驗。

歸納總結了幾種提高配電變壓器電能轉換效率的節能降耗技術措施,保證配電變壓器安全穩定、節能經濟的高效運行。

變壓器是電力系統中重要的不同電壓等級電能轉換的主要電氣設備,同時也是一個電力系統中較大的電能消耗大戶。

就10kV配電網上運行服役時間超過20年的低效率高能耗的配電變壓器容量約占整個配電網系統容量的10%以上,其總容量高達 2.4億kVA,這樣每年由于地效率配電變壓器產生的電能浪費十分巨大。

加上這些配電變壓器普遍存在參數較低、損耗較高、缺陷較多、自動化水平較低等問題,降低了配電網運行經濟可靠性。

因此,對導致10kV配電變壓器產生較高損耗的原因進行歸納總結后,結合先進的技術裝備,降低配電變壓器系統損耗。

提高配電網電能供應的經濟可靠性,對于節約能源、緩解電力供應短缺、促進當地經濟發展等方面均具有非常重要的意義。

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1、確定變壓器間負載經濟分配

國內在大量研究專家學者的共同努力下,在配電變壓器節能降耗方面已取得了令人滿意的成果,其基本措施方法就是在配電網系統中廣推廣使用如S12,S11等高效能低損耗的配電變壓器;在實際調度運行過程中。

根據系統負荷變化特性,合理正確選用變壓器容量、臺數、以及調度運行模式;采用動態無功補償裝置等提高配電變壓器功率因數等也是配電變壓器節能降耗的主要技術措施,從而有效提高配電變壓器綜合利用效率水平。

由于10kV配電變壓器在工程實際應用中通常是由幾臺變壓器同時并列運行供電,即在配電網供電系統中配電變壓器有功功率和無功功率總損耗為所有變壓器損耗的總和。

從大量文獻資料和實際設計工作經驗可知,在供電系統電力負荷總量不變,且變壓器運行方式也處于不變條件下,變壓器間負載量的分配不同其變壓器系統總有功損耗和無功損耗也會有很大差別。

因此,在多臺變壓器并列運行模式下,需要對變壓器間的總負載進行經濟分配,從而使各變壓器均運行在良好工況條件下,使變壓器總有功功率損耗和無功功率損耗降到到系統較低值,達到節能降耗的目的。

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2、選用自動調壓器

眾所周知,配電變壓器有功損耗與配電網電壓的平方成正比,也就是說通過調整配電變壓器負載分接頭檔位、在母線上投切對應補償電容器等技術手段。

從而在保證配電網電壓質量水平的基礎上,通過適度優化調整配電網運行電壓,就可以使配電變壓器達到節電降損的目的。

從大量實際工作經驗來看,當配電變壓器運行過程中其過電壓水平達到額定電壓值5%時,其內部鐵損量將會增加到15%;而當配電變壓器的過電壓水平達到額定電壓值的10%運行。

其內部鐵損量則會急劇增高到額定時的 50%以上,且變壓器內部空載電流值也會大幅度增加,從而增大了供配電系統中的無功損耗總量。

配電變壓器在實際運行過程中,通過相應設備控制避免其出現過電壓運行工況,一方面可以延長變壓器使用壽命,另一方面可以降低變壓器內部鐵損和激磁損耗,保證其高效穩定運行。

因此,選用新型節能配電變壓器對提高配電變壓器電能轉換率具有非常大的工程實際意義。自動調壓器是一種可以自動跟蹤供配電系統中輸入電壓值的變化(主要由電力系統中負載波動引起)值而通過內部電壓的自動調節,保證整個電壓輸出穩定。

自動調壓器實際就是一個恒定輸出的三相自耦變壓器, 它可以在供配電系統電壓處于20%波動范圍內,利用內部相應控制器對整個電壓進行動態調節。

保證其輸出電壓的恒定,從而有效提高供配電系統的供電電能質量水平, 保證10kV供配電系統高效穩定的運行,達到節能降耗的目的。

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3、無功補償提高變壓器負載功率因數

在配電網系統中有大量感應電動機和其他感應電氣設備,這些設備在運行過程中除了消耗配電網有功電能外,還需要一定量的無功功率維持系統電磁平衡。

配電網中無功容量的減少,勢必會導致整個系統功率因素cosΦ值較低,從而增加了配電變壓器的系統能耗,增大了電能損失。

采用SVC、SVG等無功補償裝置,可以對配電網系統無功進行實時補償,從而實現配電網區域無功的動態平衡,使配電網負載電流降低,減少變壓器的有功損耗和無功損耗,達到節能降耗的目的。

在配電變壓器允許電壓偏差范圍內,選用調壓與補償電容器相結合的無功調節措施方案,可以實現配電變壓器峰谷運行工況條件下的逆調壓節能運行需求。

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4、保持配電變壓器運行三相負荷實時平衡

當配電變壓器三相負荷處于不平衡狀態時,就會造成變壓器三相壓差過大,從而產生負序電壓,導致供配電系統電壓發生波動,影響電壓質量和供配電系統安全可靠運行。

由于變壓器某相繞組中負荷電流過大,就會導致該繞組的銅損增大,增大變壓器損耗;負荷三相不平衡還會造成變壓器內部磁路發生不平衡,從而形成大量的漏磁通,且在流經銅皮、變壓器鐵心夾件等部件,就會產生發熱現象,增大變壓器內部雜散損耗。

配電變壓器三相負荷不平衡是其產生巨大能耗的主要原因,當配電變壓器處于三相平衡負荷運行工況條件下,其負載損耗小;

而當變壓器處于三相負荷不平衡運行工況下,其總能耗為三相損耗的總和,尤其當變壓器運行在三相不平衡狀態下,其系統損耗就是平衡負荷時損耗的三倍。

配電變壓器處于三相負荷不平衡運行工況條件下,不僅會增加自身能耗,同時還會增加一次高壓側線路損耗,據大量實際運行經驗表明,配電變壓器處于不平衡運行工況時,其高壓線路的電能損耗會增加12.5%。

因此,在10kV配電變壓器運行工況設計、施工、以及后期運行維護過程中,應該對電力負荷進行充分統計分析,設計出高效經濟合理的供配電系統布線方案,并采取先進的技術手段措施,保持變壓器運行時其三相負荷長期處于近似平衡工況。

變壓器選擇應盡量選在負荷中心位置。在后期運行維護過程中通過監控系統實時監測供配電系統電壓水平,并對不合理運行工況進行及時調整。

對于10kV配電網系統中的大容量單相電氣設備,應設單相變壓器,并直接接在供配電系統的高壓網絡上;

同時采取相應無功補償及消諧裝置,提高供配電系統功率因素,保證10kV供配電系統安全穩定、節能經濟的高下運行。

因此,通過調整配臺區的三相負荷使變壓器基本處于平衡運行工況,是降低配電變壓器運行損耗一個重要技術手段。

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5 結語

10kV配電變壓器的節能降耗技術措施較多,除了上述幾種技術手段外,變壓器運行溫度等也是影響配電變壓器節能經濟運行的一個因素,因此,在配電網實際運行維護過程中。

必須結合配電變壓器的實際運行情況,采取合理有效的技術措施保證配電變壓器長期運行在良好工況,有效降低配電變壓器運行綜合能耗,實現配電變壓器節能降耗經濟調度運行目標。