摘要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的電氣設(shè)備，是電能傳輸分配的樞紐，從發(fā)電廠產(chǎn)電、高壓輸電到各個用電單位，都離不開電力變壓器。尤其在高速發(fā)展的當今社會，電力成了最主要的動力來源，人們對電力電能的需求仍在不斷增加，對供電質(zhì)量的穩(wěn)定性要求也越來越高。特別是對于大型電力變壓裝置來講，高容量能源的供給，將加大變壓設(shè)備內(nèi)各類組件的運行壓力，令設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生一定的能耗現(xiàn)象。因此，在對電力變壓裝置進行設(shè)計時，可結(jié)合節(jié)能環(huán)保理念，降低設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的損耗問題，提高設(shè)備利用率。本文分析大型電力變壓器節(jié)能技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：大型電力變壓器;設(shè)計;節(jié)能技術(shù);應(yīng)用

　　引言

　　隨著我國供電系統(tǒng)超高壓、大電網(wǎng)、大容量、自動化的發(fā)展趨勢不斷深化，增大了變壓器的工作負荷，導致其在運行中出現(xiàn)了一些問題。電力變壓器在使用中一旦發(fā)生故障，則所需的修復(fù)時間長，造成的損失和影響也十分嚴重。尤其是隨著一次能源的目益枯竭及社會發(fā)展不斷増長的能源需求，在電力變壓器設(shè)計中應(yīng)用科學有效的節(jié)能技術(shù)顯得尤其重要。通過對變壓器的優(yōu)化設(shè)計，降化材料消耗，降低運營成本，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益。

　　1.變壓器節(jié)能降耗的重要性

　　目前，我國正處在經(jīng)濟社會發(fā)展的重要階段，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快，能源需求將大幅度増加。人均能源資源占有量少、國內(nèi)保障程度低，從長遠和總量上看能源供給不足是我國的基本國情。變壓器在輸變電行業(yè)中的損耗比重大，我國變壓器總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，推廣節(jié)能型變壓器對于解決電力供應(yīng)緊張，建立節(jié)約型社會意義重大。采用高效節(jié)能變壓器和經(jīng)濟運行節(jié)電技術(shù)勢在必行。�崳�

　　2.大型電力變壓器設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

　　變壓器主要有四個電氣參數(shù)-空載電流、空載損耗、短路阻抗、負載損耗。空載損耗和負載損耗關(guān)系到其經(jīng)濟性，短路阻抗則關(guān)系到其無功消耗、電壓損失及抗短路能力。文章主要從降噪技術(shù)、降損技術(shù)、溫控技術(shù)三個方面，分析了大型電力變壓器設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用。

　　2.1降噪技術(shù)

　　從大型電力變壓器裝置構(gòu)造形式來講，噪聲產(chǎn)生因素主要包含設(shè)備機械噪音、冷卻噪音兩部分。機械噪音是由于設(shè)備內(nèi)部鋼片與設(shè)備框架所產(chǎn)生的共振現(xiàn)象所引起的。冷卻系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音主要是由于以承接系統(tǒng)部件降溫的風扇機構(gòu)、冷卻機構(gòu)等出現(xiàn)震動現(xiàn)象，且震動頻率產(chǎn)生的噪聲污染超出固有基頻值，令設(shè)備產(chǎn)生周期性或無規(guī)則性震動。降噪技術(shù)設(shè)計過程中，應(yīng)以下列方案為切入點：

　　(1)對變壓器內(nèi)原有的鋼片結(jié)構(gòu)進行調(diào)換，通過增強介質(zhì)部件密度，降低裝置電磁影響。例如，采用具有導磁特性的材質(zhì)，令內(nèi)部構(gòu)件在受到電磁作用時，降低材料的伸縮系數(shù)，以提高部件的穩(wěn)定效果，規(guī)避共振問題。(2)對變壓裝置內(nèi)的電磁結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，通過對鐵芯結(jié)構(gòu)進行體積的縱向壓縮，令鐵芯所產(chǎn)生頻率與系統(tǒng)噪聲相隔離。此外，也可通過改變內(nèi)部導體結(jié)構(gòu)的磁通密度，提高部件的磁密寬度閾值，以保證導體結(jié)構(gòu)在受到頻率作用時，可提高頻率容量值。(3)對裝置內(nèi)部存在導振的部件進行隔離處理，通過切斷源噪聲傳染源，對噪音傳播起到阻尼的效果。例如，在鐵芯、鋼板、鋼制箱體處添設(shè)相應(yīng)的橡膠墊片，以提高裝置的抗震效果。此外，可對各類機械構(gòu)件的位置進行確定，分析出不同噪聲源在傳播過程中存在的浮動系數(shù)，然后選取優(yōu)先阻尼點，進一步做出降噪措施，以達到節(jié)能環(huán)保的效果。

　　2.2降損技術(shù)

　　大型變壓器裝置運行過程中，不同運行工況下，其所產(chǎn)生的損耗參數(shù)具有一定的差異性。但此類損耗問題的產(chǎn)生點均是由設(shè)備本體運行工序的不規(guī)范性所導致的，例如，機械部件的損耗影響、電磁影響、構(gòu)件布局影響等。在對降損技術(shù)進行設(shè)計時，主要以空載、負載兩種運行工況為主。

　　(1)在對空載工況下進行降損設(shè)計時，應(yīng)先對鐵芯連接形式進行改變，確保鐵芯介質(zhì)的導磁方向具有一致性，以此來降低傳輸過程中的反向損耗，通常情況下，連接縫的對接角度以45º最佳(通過實踐表明，45º的連接縫比90º連接縫的損耗率低2.5%);鐵芯焊縫處應(yīng)采用五級接法，提高不同構(gòu)件之間的融合度，降低損耗率;在對夾緊方式進行確定時，可采用黏帶法對部件進行捆綁處理，以此來規(guī)避因擊穿問題所造成的畸變現(xiàn)象;在對磁通密度進行選擇時，應(yīng)以經(jīng)濟成本為基準，盡量保證空載工況下，設(shè)備所呈現(xiàn)出損耗率與磁密達到一定線性關(guān)系(1:1.252)，進一步降低磁密的影響;在實際制造過程中，應(yīng)保證設(shè)備構(gòu)件的完整性，不得出現(xiàn)刮蹭現(xiàn)象，以避免產(chǎn)生因形變所造成的內(nèi)應(yīng)力畸變問題。

　　(2)在對負載工況下進行降損設(shè)計時，應(yīng)先對線圈繞組結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化處理，適當增大線圈的流通量，保證線圈通電所產(chǎn)生的磁通力與整個系統(tǒng)所產(chǎn)生磁通力達到一個均衡值，這樣一來，通過磁力的分化效果，可有效避免裝置運行過程中產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象。但在此過程中應(yīng)注意的是，不同電壓屬性的繞組結(jié)構(gòu)存在差異性，這就需要按照實際組織結(jié)構(gòu)設(shè)定出針對性的改進措施，以提高系統(tǒng)的傳輸性能。

　　為保證降損設(shè)計方案的可實施性，可利用軟件對變壓裝置進行參數(shù)界定，通過模擬仿真確定出不同荷載工況下，機構(gòu)部件所產(chǎn)生的磁力系數(shù)，然后通過調(diào)整內(nèi)部構(gòu)件的位置(漏磁流量、線感電流等)，分析出不同傳輸模式下，構(gòu)件所存在的導磁能力，將優(yōu)化后所產(chǎn)生的模擬參數(shù)與設(shè)計參數(shù)進行比對，如果差異值在浮動范圍內(nèi)，則代表當前優(yōu)化工序具備可行性。如果存在參數(shù)不匹配的問題，則需更改設(shè)計方案，然后通過方案認證，查證出當前操控行為的合理性，進一步提高降損設(shè)計的精準度。

　　2.3溫控技術(shù)

　　變壓器裝置長時間工作狀態(tài)下，內(nèi)部組件將產(chǎn)生嚴重的升溫現(xiàn)象，當內(nèi)部溫度值高于系統(tǒng)極限值以后，必然加劇變壓器裝置的壽命損耗率。通常來講，影響設(shè)備升溫的主要元素包含繞組部件升溫、油體傳溫兩部分。對于此，針對變壓器裝置溫度升高問題來講，則需進行溫度降低的控制，令變壓器裝置內(nèi)系統(tǒng)溫度變化值滿足實際運行指標，以提高設(shè)備的使用壽命。

　　在實際設(shè)計過程中，可針對繞組的熱驅(qū)特性，對溫度提升點進行控制。可通過采用“六度原則”(六度原則是指變壓器裝置內(nèi)部構(gòu)件的絕緣老化速率，當繞組部件在85～135℃區(qū)域之間，溫度遞升5℃時，則內(nèi)部構(gòu)件的絕緣老化速率將提升一倍)，對當前設(shè)備進行模擬仿真，令變壓器裝置運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變化值精準的映射到模式性，以得出不同狀態(tài)下，系統(tǒng)溫度與構(gòu)件磨損度之間的線性關(guān)系，然后制定相應(yīng)的解決措施，分析出不同模擬狀態(tài)下，變壓器裝置在溫度極限值下所能達到的最大運行速率。

　　此外，還可采用外部降溫設(shè)備，對繞組構(gòu)件的熱源產(chǎn)生點進行物理降溫，令燃組構(gòu)件的運行符合內(nèi)在參數(shù)值，以提高實際使用壽命。在對大型變壓器裝置進行降溫處理時，考慮到構(gòu)件在整個裝置中的格局分布，除采用物理降溫外，還可通過磁屏蔽技術(shù)，對變壓器裝置內(nèi)的各類金屬部件進行磁感應(yīng)屏蔽，以避免因磁通現(xiàn)象所產(chǎn)生的局部發(fā)熱問題。

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　　3.結(jié)語

　　總之，目前大型電力變壓器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用極其廣泛，造成的電能損耗的情況十分普遍。因此，開展電力變壓器經(jīng)濟運行，降低變壓器損耗，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的重要環(huán)節(jié)和節(jié)約電能的重要手段之一。必須予以高度關(guān)注，通過科學有效的設(shè)計方法，加大節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，促進我國電力事業(yè)的進一步發(fā)展。

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　　作者：曹陽 楊穎