探究大型电力变压器设计中的节能技术应用

　　摘要：电力变压器是电力系统中最为重要的电气设备，是电能传输分配的枢纽，从发电厂产电、高压输电到各个用电单位，都离不开电力变压器。尤其在高速发展的当今社会，电力成了最主要的动力来源，人们对电力电能的需求仍在不断增加，对供电质量的稳定性要求也越来越高。特别是对于大型电力变压装置来讲，高容量能源的供给，将加大变压设备内各类组件的运行压力，令设备内部产生一定的能耗现象。因此，在对电力变压装置进行设计时，可结合节能环保理念，降低设备运行过程中产生的损耗问题，提高设备利用率。本文分析大型电力变压器节能技术在设计中的应用。

　　关键词：大型电力变压器;设计;节能技术;应用

　　引言

　　随着我国供电系统超高压、大电网、大容量、自动化的发展趋势不断深化，增大了变压器的工作负荷，导致其在运行中出现了一些问题。电力变压器在使用中一旦发生故障，则所需的修复时间长，造成的损失和影响也十分严重。尤其是随着一次能源的目益枯竭及社会发展不断増长的能源需求，在电力变压器设计中应用科学有效的节能技术显得尤其重要。通过对变压器的优化设计，降化材料消耗，降低运营成本，节约能源，提高经济效益。

　　1.变压器节能降耗的重要性

　　目前，我国正处在经济社会发展的重要阶段，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，工业化、城镇化进程加快，能源需求将大幅度増加。人均能源资源占有量少、国内保障程度低，从长远和总量上看能源供给不足是我国的基本国情。变压器在输变电行业中的损耗比重大，我国变压器总损耗占系统总发电量的10%左右，推广节能型变压器对于解决电力供应紧张，建立节约型社会意义重大。采用高效节能变压器和经济运行节电技术势在必行。�崳�

　　2.大型电力变压器设计中的节能技术应用

　　变压器主要有四个电气参数-空载电流、空载损耗、短路阻抗、负载损耗。空载损耗和负载损耗关系到其经济性，短路阻抗则关系到其无功消耗、电压损失及抗短路能力。文章主要从降噪技术、降损技术、温控技术三个方面，分析了大型电力变压器设计中的节能技术应用。

　　2.1降噪技术

　　从大型电力变压器装置构造形式来讲，噪声产生因素主要包含设备机械噪音、冷却噪音两部分。机械噪音是由于设备内部钢片与设备框架所产生的共振现象所引起的。冷却系统所产生的噪音主要是由于以承接系统部件降温的风扇机构、冷却机构等出现震动现象，且震动频率产生的噪声污染超出固有基频值，令设备产生周期性或无规则性震动。降噪技术设计过程中，应以下列方案为切入点：

　　(1)对变压器内原有的钢片结构进行调换，通过增强介质部件密度，降低装置电磁影响。例如，采用具有导磁特性的材质，令内部构件在受到电磁作用时，降低材料的伸缩系数，以提高部件的稳定效果，规避共振问题。(2)对变压装置内的电磁结构进行优化，通过对铁芯结构进行体积的纵向压缩，令铁芯所产生频率与系统噪声相隔离。此外，也可通过改变内部导体结构的磁通密度，提高部件的磁密宽度阈值，以保证导体结构在受到频率作用时，可提高频率容量值。(3)对装置内部存在导振的部件进行隔离处理，通过切断源噪声传染源，对噪音传播起到阻尼的效果。例如，在铁芯、钢板、钢制箱体处添设相应的橡胶垫片，以提高装置的抗震效果。此外，可对各类机械构件的位置进行确定，分析出不同噪声源在传播过程中存在的浮动系数，然后选取优先阻尼点，进一步做出降噪措施，以达到节能环保的效果。

　　2.2降损技术

　　大型变压器装置运行过程中，不同运行工况下，其所产生的损耗参数具有一定的差异性。但此类损耗问题的产生点均是由设备本体运行工序的不规范性所导致的，例如，机械部件的损耗影响、电磁影响、构件布局影响等。在对降损技术进行设计时，主要以空载、负载两种运行工况为主。

　　(1)在对空载工况下进行降损设计时，应先对铁芯连接形式进行改变，确保铁芯介质的导磁方向具有一致性，以此来降低传输过程中的反向损耗，通常情况下，连接缝的对接角度以45º最佳(通过实践表明，45º的连接缝比90º连接缝的损耗率低2.5%);铁芯焊缝处应采用五级接法，提高不同构件之间的融合度，降低损耗率;在对夹紧方式进行确定时，可采用黏带法对部件进行捆绑处理，以此来规避因击穿问题所造成的畸变现象;在对磁通密度进行选择时，应以经济成本为基准，尽量保证空载工况下，设备所呈现出损耗率与磁密达到一定线性关系(1:1.252)，进一步降低磁密的影响;在实际制造过程中，应保证设备构件的完整性，不得出现刮蹭现象，以避免产生因形变所造成的内应力畸变问题。

　　(2)在对负载工况下进行降损设计时，应先对线圈绕组结构进行优化处理，适当增大线圈的流通量，保证线圈通电所产生的磁通力与整个系统所产生磁通力达到一个均衡值，这样一来，通过磁力的分化效果，可有效避免装置运行过程中产生局部过热的现象。但在此过程中应注意的是，不同电压属性的绕组结构存在差异性，这就需要按照实际组织结构设定出针对性的改进措施，以提高系统的传输性能。

　　为保证降损设计方案的可实施性，可利用软件对变压装置进行参数界定，通过模拟仿真确定出不同荷载工况下，机构部件所产生的磁力系数，然后通过调整内部构件的位置(漏磁流量、线感电流等)，分析出不同传输模式下，构件所存在的导磁能力，将优化后所产生的模拟参数与设计参数进行比对，如果差异值在浮动范围内，则代表当前优化工序具备可行性。如果存在参数不匹配的问题，则需更改设计方案，然后通过方案认证，查证出当前操控行为的合理性，进一步提高降损设计的精准度。

　　2.3温控技术

　　变压器装置长时间工作状态下，内部组件将产生严重的升温现象，当内部温度值高于系统极限值以后，必然加剧变压器装置的寿命损耗率。通常来讲，影响设备升温的主要元素包含绕组部件升温、油体传温两部分。对于此，针对变压器装置温度升高问题来讲，则需进行温度降低的控制，令变压器装置内系统温度变化值满足实际运行指标，以提高设备的使用寿命。

　　在实际设计过程中，可针对绕组的热驱特性，对温度提升点进行控制。可通过采用“六度原则”(六度原则是指变压器装置内部构件的绝缘老化速率，当绕组部件在85～135℃区域之间，温度递升5℃时，则内部构件的绝缘老化速率将提升一倍)，对当前设备进行模拟仿真，令变压器装置运行过程中产生的数据变化值精准的映射到模式性，以得出不同状态下，系统温度与构件磨损度之间的线性关系，然后制定相应的解决措施，分析出不同模拟状态下，变压器装置在温度极限值下所能达到的最大运行速率。

　　此外，还可采用外部降温设备，对绕组构件的热源产生点进行物理降温，令燃组构件的运行符合内在参数值，以提高实际使用寿命。在对大型变压器装置进行降温处理时，考虑到构件在整个装置中的格局分布，除采用物理降温外，还可通过磁屏蔽技术，对变压器装置内的各类金属部件进行磁感应屏蔽，以避免因磁通现象所产生的局部发热问题。

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　　3.结语

　　总之，目前大型电力变压器在电力系统中的应用极其广泛，造成的电能损耗的情况十分普遍。因此，开展电力变压器经济运行，降低变压器损耗，是实现电力系统经济运行的重要环节和节约电能的重要手段之一。必须予以高度关注，通过科学有效的设计方法，加大节能技术的应用，促进我国电力事业的进一步发展。

　　参考文献：

　　[1]邓行行.525kV变压器节能及综合性能优化设计研究[D].重庆大学,2019.

　　[2]黄荣鑫.控制变压器的优化设计及其节能运行的研究[D].扬州大学,2017.

　　[3]李岩.大型电力变压器线圈电磁力和局部过热问题研究[D].沈阳工业大学,1995.

　　作者：曹阳 杨颖