節(jié)能環(huán)保變壓器發(fā)展趨勢初探

　節(jié)能 1、電力變壓器損耗現(xiàn)狀

　　電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備， 其損耗在電網(wǎng)損耗中占30%~40%。我國硅鋼鐵芯變壓器效率為 96%～99.7%，所有變壓器耗能占全國發(fā)電量的 3%~10%。

　　降低變壓器損耗，提高輸變電效率，是目前世界各國普遍關(guān)注的問題。在能源日趨緊張的今天，在節(jié)能降耗指標(biāo)日益嚴(yán)峻的形勢下，世界各國紛紛將目光聚焦于節(jié)能型變壓器的身上，致力于研究變壓器節(jié)能新材料與新技術(shù)。

　　2、節(jié)能理念的推廣

　　2012年8月《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》明確了節(jié)能減排的具體目標(biāo)和投資規(guī)劃，要求“十二五”期間降低電力變壓器損耗，其中空載損耗最少降低 10%，負(fù)載損耗最少降低 17%。

　　2012年10月，在 GB20052 標(biāo)準(zhǔn)的修訂內(nèi)容中，各種技術(shù)數(shù)據(jù)指標(biāo)都將 S9 型作為淘汰目標(biāo)，S11 型作為合格目標(biāo)，而 S13 型和 S15 型作為高效節(jié)能目標(biāo)，提高了能效限定值水平和節(jié)能評價值水平。2012 年 11 月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效節(jié)能配電變壓器推廣實施細(xì)則》，明確支持非晶變壓器的推廣使用。2013 年 7 月 1 日，國家實施強迫性標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器能效限制值及能效等級》。據(jù)有關(guān)專家介紹，在完成變壓器的新老更替后，以變壓器的經(jīng)濟運行期（20 年）估算，累計可節(jié)約 700 億千瓦時用電量，折合標(biāo)準(zhǔn)煤 3200 萬噸，可削減二氧化碳排放量 6900萬噸，削減二氧化硫排放量 390 萬噸。

　　我們不難看出，以上國家出臺的各種節(jié)能規(guī)劃和細(xì)則都在為節(jié)能型變壓器的推廣提供政策支持。

　　3、變壓器的探索

　　從原理上講，變壓器的有功功率損耗的計算方法為

　　式中，ΔP0為變壓器的空載損耗；ΔPK為變壓器的短路損耗；S30為變壓器的計算負(fù)荷；SN為變壓器的額定容量。

　　式中，I0% 為變壓器空載電流占額定電流的百分值；UK% 為變壓器短路電壓占額定電壓的百分值。

　　減小變壓器損耗的傳統(tǒng)的方法有繞組改制和鐵芯改制兩種。繞組改制法包括改高、低壓繞組降容法、調(diào)容法、保容法、增容法。鐵心改制法包括調(diào)換鐵心法、調(diào)換部分柱芯法、調(diào)換全部軛鐵法、增減芯柱級數(shù)法、增減芯柱直徑法、單片重疊鐵心法等。

　　近幾年興起的非晶合金鐵芯變壓器得到了大力推廣。非晶合金是一種厚度極薄，僅 0.03mm 厚的導(dǎo)磁材料。三相配電變壓器采用非晶四框鐵芯，它是經(jīng)退火交錯鐵軛接縫的結(jié)構(gòu)，鐵芯與繞組都是呈長方形截面。非晶合金材料與硅鋼片相比，更易于以極少的能耗磁化或消磁，比傳統(tǒng)硅鋼變壓器的空載損耗下降 80%左右，空載電流下降約 85%，節(jié)能效果顯著。此外，非晶合金材料在生產(chǎn)過程上較硅鋼片更環(huán)保，非晶合金材料采用超級冷凝固技術(shù)，把溫度在 1200℃以上的金屬合金溶液噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻棍上，一次成型；相比硅鋼片生產(chǎn)過程中的多道鑄、軋、酸洗等工藝更加環(huán)保，生產(chǎn)過程節(jié)能 70%。它是目前節(jié)能、環(huán)保效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等配變利用率較低的地方。

　　還有一種方法是改進變壓器的冷卻方式。例如蒸發(fā)冷卻電力變壓器。它對傳統(tǒng)冷卻方式作了大膽的革新，采用冷卻介質(zhì)直接吸收變壓器芯的熱量蒸發(fā)，經(jīng)冷凝器冷卻再液化放熱回到介質(zhì)中的循環(huán)冷卻方式，在變壓器冷卻介質(zhì)箱體上面有冷凝器，其上部腔與箱體由上連管連通，其下部腔有下降管通向介質(zhì)，蒸發(fā)冷卻的原理是利用流體沸騰時的汽化潛熱帶走熱量。

　　蒸發(fā)冷卻變壓器的第一個優(yōu)點是安全，它采用新型液態(tài)絕緣材料，不燃、防爆、滅火，杜絕火災(zāi)隱患；二是低耗節(jié)能，運行溫度低，在不增加銅線消耗的情況下，降低變壓器負(fù)載損耗；三是過載能力強，保證變壓器在負(fù)荷高峰期安全運行；四是綠色環(huán)保，新型液態(tài)絕緣材料無毒，對環(huán)境無影響，變壓器噪音低，可以循環(huán)利用；五是變壓器可和辦公區(qū)、生活區(qū)“親密接觸”，節(jié)省了大量的土地和空間，使用蒸發(fā)冷卻變壓器可使變電站節(jié)省占地面積 30%；六是免維護，新型液態(tài)絕緣材料性能穩(wěn)定，壽命期內(nèi)無需監(jiān)測、更換，運營成本大幅降低。

　　4、未來面臨的問題

　　當(dāng)然，變壓器在技術(shù)上也面臨著一些問題。例如非晶鐵芯的磁滯伸縮要較傳統(tǒng)晶粒取向冷軋硅鋼片要大，因此噪聲水平不易保持。蒸發(fā)冷卻變壓器的研發(fā)和制造，主要依賴于氟材料在氮氣設(shè)備領(lǐng)域的研究，從材料中提取氟的合成物的技術(shù)非常復(fù)雜。這些問題的研究都有待于在今后的工作中日益解決和完善。