某水泥厂变压器节能潜力分析

丁志英

摘 要：变压器是电能输送的重要设备，其运行效率主要由固有的损耗特性和实际运行负载率决定。将老旧的高损耗变压器更换为节能型变压器，并合理地选择变压器的容量，优化负荷分配，可以使变压器的损耗大为降低，有利于企业电费的节约和社会的可持续发展。该文对某水泥厂的三台主变的运行情况进行了24 h不间断测试，并基于对所采集的负荷数据，分析采用新型节能变压器替换老旧变压器的节能效益，同时给出了三种不同的变压器容量选择方案及效益对比分析。

关键词：水泥厂 变压器 节能 经济运行

中图分类号：TM42 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0129-02

能源是国民经济可持续发展、提高人民生活水平，促进社会进步的重要物质基础。变压器是一种应用极为广泛的电气设备。提高变压器的运行效率，对于电能节约具有极为重大的意义。

1984年以来，我国曾进行过多次统一淘汰高耗能变压器，推荐更换使用节能型变压器的活动。该活动的推广，在电网公司的层面得到了较好的落实，节能效果显著[1]。然而，在工业用户层面，目前仍有大量的老旧变压器在运行，这些变压器的空载损耗和负载损耗都大大高出新型的节能变压器，存在巨大的浪费。该文以某水泥厂为案例，对其变压器运行情况进行测试，并进行节能诊断和节能潜力分析。

1 变压器运行概况

该水泥厂由一条10kV进线供电，经三台主变降压为380V/220V。其中，1#、2#变压器安放在同一个电房，3#变压器安放在另一个电房，两个配电房距离约200 m。1#、2#变压器的型号为SJ1-320/10，是1964年的产品。3#变压器的型号为S7-315/10，是1992年的产品。根据工业和信息化部发布的《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第一批）》，这三台变压器都属于明令淘汰的高能耗产品[2]。

此外，由于该厂的电工缺乏专业知识，在用电设备接入时没有考虑变压器的经济运行，导致变压器的负载率差异较大，部分变压器甚至有短时过载的情况。

2 变压器能耗

2.1 变压器有功损耗计算方法

2.2 变压器能耗计算

根据铭牌参数，1#、2#变压器的空载损耗为1900 W，负载损耗为9200 W。3#变压器的空载损耗为760 W，负载损耗为4800 W。通过24 h不间断测试，得到1#、2#、3#变压器在测试当日的方均根负载率分别为46.2%，90.2%，41.7%。

将以上数据代入式（2）可计算得到1#、2#、3#变压器在测量当日24 h内的电能损耗分别为92.7 kWh，225.2 kWh，38.2 kWh。

为便于计算，假定每个工作日的变压器负载率都与测量当日相同。该厂全年共300个工作日，其他非工作日只计算变压器的空载损耗，则该厂的三台变压器一年内产生的电能损耗为113992 kWh。

3 节能方案及节能潜力分析

变压器的节能改造途径主要包括更换新型节能变压器和优化负荷分配。由于该水泥厂的变压器十分老旧，属于国家明令淘汰产品，考虑全部更换为S13型变压器进行更换。结合该厂的实际情况，具体可采取如表1所示的三种更换方案：

（1）方案1。

将原有的三台变压器都替换为型号为S13-315/10的新型变压器，其空载损耗为340 W，负载损耗为3650 W[4]。由于原有SJ1型变压器容量为320 kVA，故更换后1#、2#变压器的负载率分别变为46.9%和91.6%。按上一节所述的计算方法，可计算得出每年变压器的总电能损耗为40496 kWh，年节电量为73491 kWh。

（2）方案2。

由于1#、2#变压器位于同一个配电房，且其负载率较高，故可考虑将其所带负荷进行合并，改由一台容量为1000kVA的S13型变压器进行供电，负荷率变为43.67%。原3#变压器更换为等容量的S13型变压器，负荷率保持不变。S13-1000/10变压器的空载损耗为830 W，负载损耗为10300 W。可计算的改造后，变压器每年的总电能损耗为28962 kWh，年节电量为85025 kWh。

（3）方案3。

将1#、2#、3#变压器所带负荷合并，由一台容量为1250 kVA的S13型变压器进行供电，则此时总负荷率为45.44%。S13-1250/10变压器的空载损耗为970 W，负载损耗为12000 W，可计算的变压器每年的总电能损耗为26337 kWh，年节电量为87650 kWh。

（4）方案比较。

上述3种方案的节能潜力及社会效益比较如表2所示。方案1节能潜力最小，但只需更换变压器，原配电系统不需要进行任何改变。方案2相对方案1，仅需改变变压器一次侧和二次侧的接线，操作简单，但节能潜力明显提高。方案3节能潜力最大，但需改变原配电线路，实施难度也较大。

4 结语

将高耗能变压器更换为新型节能变压器的经济效益和社会效益十分明显。有些企业认为节能变压器价格较高，而企业流动资金紧张，故放弃或拖延更换变压器，但从国家和企业的长远发展来看，这并不是明智之举。

参考文献

[1] 胡景生.变压器能效与节电技术[M].机械工业出版社，2007.

[2] 辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].2版.武汉：华中科技大学出版社，2005.

[3] 中华人民共和国工业和信息化部.高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第一批）[Z].2009.

[4] 黎文安.电气设备手册[M].中国水利水电出版社，2007.