节能环保变压器发展趋势初探

　节能 1、电力变压器损耗现状

　　电力变压器是电力系统的重要设备， 其损耗在电网损耗中占30%~40%。我国硅钢铁芯变压器效率为 96%～99.7%，所有变压器耗能占全国发电量的 3%~10%。

　　降低变压器损耗，提高输变电效率，是目前世界各国普遍关注的问题。在能源日趋紧张的今天，在节能降耗指标日益严峻的形势下，世界各国纷纷将目光聚焦于节能型变压器的身上，致力于研究变压器节能新材料与新技术。

　　2、节能理念的推广

　　2012年8月《节能减排“十二五”规划》明确了节能减排的具体目标和投资规划，要求“十二五”期间降低电力变压器损耗，其中空载损耗最少降低 10%，负载损耗最少降低 17%。

　　2012年10月，在 GB20052 标准的修订内容中，各种技术数据指标都将 S9 型作为淘汰目标，S11 型作为合格目标，而 S13 型和 S15 型作为高效节能目标，提高了能效限定值水平和节能评价值水平。2012 年 11 月，国家发展改革委印发《节能产品惠民工程高效节能配电变压器推广实施细则》，明确支持非晶变压器的推广使用。2013 年 7 月 1 日，国家实施强迫性标准《电力变压器能效限制值及能效等级》。据有关专家介绍，在完成变压器的新老更替后，以变压器的经济运行期（20 年）估算，累计可节约 700 亿千瓦时用电量，折合标准煤 3200 万吨，可削减二氧化碳排放量 6900万吨，削减二氧化硫排放量 390 万吨。

　　我们不难看出，以上国家出台的各种节能规划和细则都在为节能型变压器的推广提供政策支持。

　　3、变压器的探索

　　从原理上讲，变压器的有功功率损耗的计算方法为

　　式中，ΔP0为变压器的空载损耗；ΔPK为变压器的短路损耗；S30为变压器的计算负荷；SN为变压器的额定容量。

　　式中，I0% 为变压器空载电流占额定电流的百分值；UK% 为变压器短路电压占额定电压的百分值。

　　减小变压器损耗的传统的方法有绕组改制和铁芯改制两种。绕组改制法包括改高、低压绕组降容法、调容法、保容法、增容法。铁心改制法包括调换铁心法、调换部分柱芯法、调换全部轭铁法、增减芯柱级数法、增减芯柱直径法、单片重叠铁心法等。

　　近几年兴起的非晶合金铁芯变压器得到了大力推广。非晶合金是一种厚度极薄，仅 0.03mm 厚的导磁材料。三相配电变压器采用非晶四框铁芯，它是经退火交错铁轭接缝的结构，铁芯与绕组都是呈长方形截面。非晶合金材料与硅钢片相比，更易于以极少的能耗磁化或消磁，比传统硅钢变压器的空载损耗下降 80%左右，空载电流下降约 85%，节能效果显著。此外，非晶合金材料在生产过程上较硅钢片更环保，非晶合金材料采用超级冷凝固技术，把温度在 1200℃以上的金属合金溶液喷射到高速旋转的冷却棍上，一次成型；相比硅钢片生产过程中的多道铸、轧、酸洗等工艺更加环保，生产过程节能 70%。它是目前节能、环保效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地方。

　　还有一种方法是改进变压器的冷却方式。例如蒸发冷却电力变压器。它对传统冷却方式作了大胆的革新，采用冷却介质直接吸收变压器芯的热量蒸发，经冷凝器冷却再液化放热回到介质中的循环冷却方式，在变压器冷却介质箱体上面有冷凝器，其上部腔与箱体由上连管连通，其下部腔有下降管通向介质，蒸发冷却的原理是利用流体沸腾时的汽化潜热带走热量。

　　蒸发冷却变压器的第一个优点是安全，它采用新型液态绝缘材料，不燃、防爆、灭火，杜绝火灾隐患；二是低耗节能，运行温度低，在不增加铜线消耗的情况下，降低变压器负载损耗；三是过载能力强，保证变压器在负荷高峰期安全运行；四是绿色环保，新型液态绝缘材料无毒，对环境无影响，变压器噪音低，可以循环利用；五是变压器可和办公区、生活区“亲密接触”，节省了大量的土地和空间，使用蒸发冷却变压器可使变电站节省占地面积 30%；六是免维护，新型液态绝缘材料性能稳定，寿命期内无需监测、更换，运营成本大幅降低。

　　4、未来面临的问题

　　当然，变压器在技术上也面临着一些问题。例如非晶铁芯的磁滞伸缩要较传统晶粒取向冷轧硅钢片要大，因此噪声水平不易保持。蒸发冷却变压器的研发和制造，主要依赖于氟材料在氮气设备领域的研究，从材料中提取氟的合成物的技术非常复杂。这些问题的研究都有待于在今后的工作中日益解决和完善。