【分析】建筑电气设计中的变压器节能分析

电力变压器视界 2021年10月14日浏览：1865

变压器损耗低的基本特征

空载损耗

空载损耗一般是指铁损耗，具体包含磁滞损耗、涡流损耗。其中，磁滞损耗和变压器的运作频率以及最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。(1)涡流损耗。在变压器工作的时候，磁芯中会有磁力线穿过，磁力线在和磁芯处于平行状态的时候，就会出现感应电流。产生的感应电流会形成闭环使得磁芯发热，从而消耗能量，这种消耗被称作是涡流损耗。(2)磁滞损耗。这种损耗是因为磁化弛豫效应或者磁性滞后产生的损耗。在发生这种损耗的时候，磁化状态不会随着磁化强度的变化而发生变化。

额定负荷损耗

额定负荷损耗是指负荷电流经过绕组时，在电阻上产生的损耗。这种损耗会随着负荷电流的变化而变化，总体上与负荷电流呈现出正相关的关系。从实际操作上来看，负荷电流在产生之后，还会引发漏磁通现象，漏磁通会在绕组内部产生一种涡流损耗。

铁损

在外磁场的作用下，一些和外磁场方向不一致的磁畴出现了弹性转动，也就是说，在外磁场去掉时，磁畴能够恢复到原来的方向。与此同时，另外一部分磁畴仍然保持原有的磁化方向。在磁化发生的时候，送到磁场的能量包含两个部分，一部分能够转变为势能，即去掉磁化电流的时候，磁场能量会返回到电路；另一部分则会因为克服摩擦，使得磁芯发热被消耗掉，最终无法恢复能量。每磁化一个周期，损耗和磁滞回线包围的面积就会产生一种正比能量，形成的正比关系越明显，产生的损耗功率就会越大。

变压器节能技术

选择较低损耗的变压器

第一，加强对铁芯损耗的把控。变压器损耗中的空载损耗一般出现在变压器铁芯叠片内部，这种损耗主要是因为交变磁力线在经过铁芯时，受涡流影响而出现的。变压器铁芯材料影响变压器的使用损耗。早期的变压器铁芯材料由方便磁化、退磁的软熟铁组成。软熟铁在使用的时候，会因为周期性的磁性变化和切割出现涡流。为了减少涡流的产生，可以选择使用铁线来加工制作变压器铁芯。近几年，在节能环保理念的支持下，变压器铁芯材料类型增多，非晶态磁性材料成为常用的变压器铁芯材料。在使用这种节能环保材料之后，变压器的运行损耗会降低，铁损耗数值仅仅为硅钢变压器的1/5。第二，加强对非晶合金变压器的使用。非晶合金材料的厚度一般为27μm，是冷轧硅钢片的1/11，但是电阻率是冷轧硅钢片的3倍。为此，在使用非晶合金制作的铁芯之后，变压器的涡流损耗会大幅度降低。再者，非晶合金磁带回线所涵盖的面积要小于冷轧硅钢片，因此将其作为变压器的材料，所产生的非晶合金磁滞损耗要比冷轧硅钢片小。在变压器运行的时候，受空载损耗和负载损耗性能参数不同的影响，变压器年运行的能源消耗也不同。文中以200k VA和500k VA两个变压器的容量规格为研究对象，比较非晶合金变压器和硅钢变压器性能和能耗参数发现，非晶合金变压器运行一年后产生的能耗，要比硅钢变压器产生的能耗低，基本数值为9.4k Wh。

选择和负荷曲线匹配的变压器

变压器损耗中的额定负荷损耗受变压器绕组电阻、绕组电流大小的影响，与负荷率的平方呈现正相关的关系。因此，为了降低变压器的运行损耗，需要选择阻抗数值比较小的绕组，并根据负荷曲线的变化来选择与之匹配的变压器。

第一，按照变压器最高效率时的负荷率来确定配电变压器容量。在确定好房屋建筑物基本负荷数值之后，配电变压器总装机的容量=建筑物有功计算负荷/（变压器负荷率×变压器补偿后的平均功率因数）。在变电器使用的过程中，如果最大负荷统计数值低于30mim，变压器负荷容量会增加，与此相关的用户初期投资数额也会增加。由此证明，按照变压器最理想负荷率来确定变压器容量的做法是不科学的。

第二，按照变压器节能负荷率选择变压器的容量。考虑到变压器容量负荷始终处于变化的过程中，无法精准地计算出变压器的电能损耗。为此，想要计算最大负荷时间，可以参考最大负荷消耗时间下用户的统计数据信息。对于高层建筑物，受到工作制的影响，在员工下班之后的时间段会处于轻载的状态，这个时期电力负荷的运行和工业企业的单班制生产存在密切的关联，变压器的节能负荷率基本控制在0.85～0.95之间。对于一些以商业为主的建筑物，它的用电负荷相当于工业企业两班制，变压器的节能负荷率在0.71～0.85之间。

第三，按照变压器经济负荷来计算变压器的容量。经过上文的分析我们发现，按照年有功率能耗损耗最小时的节能负荷率计算，变压器的容量设置更加有利于实现节能环保的发展目标。但是对于两班制商业建筑中的配电变压器使用来说，如果按照以上的计算方式，最终所得到的容量数值还会偏大，无形中加大了用户的投资。面对这样的问题，如何在保证节省投资的同时，减少电能损耗成为相关人员需要思考和解决的问题。

综上所述，针对高层建筑中变压器的使用情况，讨论了配电变压器容量的计算方式，经过计算发现，通过使用干式或者环氧树脂浇筑类型变压器，能够有效节省能源，可以作为建筑常用变压器。

来源：上海哲呈电气有限公司

登录后免费查看全文

立即登录