农村电网配电变压器的能耗降损节电措施的制作方法
【专利摘要】一种农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，结合实际情况提出相应的技术性措施为：坚持应用节能型配电变压器；淘汰高能耗配电变压器；合理选择配电变压器容量及安装位置；调整配电变压器供电方式；降低配电变压器运行损耗。使农网配变的能量损耗降低到理想程度。
【专利说明】农村电网配电变压器的能耗降损节电措施
【技术领域】
[0001]本发明涉及变压器领域，尤其是农村电网配电变压器的能耗降损节电措施。
【背景技术】
[0002]目前，某些农村电网是六七十年代为解决农村牧区照明生活用电、农副产品加工以及农田排灌用电而逐步发展起来的。目前某省拥有6kV及以上高压线路1.2万千米，110KV变电所6座41万KVA，351KV变电所57座22.5万KVA，6-10KV配电变压器7500台，总容量65万kVA。1995年县及以下总用电量迭17.8亿kWh，其中80%为工业用电量。
[0003]农村电网由于建设标准低，改造能力差，致使设备老化，电能损失严重，主要表现为:
1、高能耗配变尚有5000余台，占配变总台数的60%以上，其中东部农业县达70%以上；
2、配变容量与用电设备大多数不匹配，“大马拉小车”现象严重，空(轻)载运行时间长，平均贫载率不足10% ；
3、配变不在负荷中心，线路迂回供电，加之三相负荷不平衡，造成供电质量差，综合线损闻。
[0004]众所周知，农网线损由固定损耗与可变损耗两部分组成，其中固定损耗主要是配变的铁损，而可变损耗主要由线路损耗和配变铜损构成。
[0005]据有关统计资料分析，目前农网由于高能耗配变所占比例高，配变装见容量大，致使配变损耗约占配网总损耗的80%，而铁损又占配变损耗的80%以上，农网配变年损耗电量高达2亿余kWh，能源浪费十分惊人。
[0006]上述情况表明，配变是农网能耗的主要环节，是降低农网线损的主攻方向。我们必须把降低配变的能耗放在农网降损的首位，高度重视配变的各种节电技术，采取各种有效措施，把配变的能耗降到理想程度。
【发明内容】
[0007]为了把配变的自身损耗及运行损耗大幅度降下来，本发明提供农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，使农网配变的能量损耗降低到理想程度。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:结合实际情况从以下五个方面提出相应的技术性措施、意见和建议。
[0009]一、坚持应用节能型配电变压器
推广使用节能型配变，是降低配变损耗的重要措施，是农网节电的发展方向。
[0010]由机械部统一设计、研制的S7、SL7和S9系列低损配变，具有设计合理，技术先进，材料精，损耗低，运行费用少，使用寿命长等优点。其中S7和SL7系列配变的空载损耗比JB500- 64标准降低60%,比JB1300- 73标准降低40%,负载损耗也比JB1300 - 73标准降低14% ;而S9系列损耗更低，平均每千伏安较SL7系列年节电9kWh。推广应用低损变的节电效果十分显著。为此，原水电部规定:凡是新装的配变应优先采用低损变，对于技术性能不符合低损变标准的，物资部门不得购置，供电部门不准装用，使用部门不能投运；凡是损耗水平超过JB500- 64标准的配变，今后不再安排大修复用。
[0011]坚持应用低损变应从以下三个方面入手:一是对于新增用户或增容用户，应认真执行国家能源政策，坚持使用优质低损变，同时要坚决杜绝已淘汰的高能耗变再欢挂网运行；二是对于损坏待修的高能耗变，应优先采用以新购低损变代替原配变的方案，如确有实际困难时，必须按低损变标准进行改制，不允许再改造为高能耗变；三是对于挂网运行的JB500- 64系列高能耗变，应有计划有步骤的予以淘汰，逐步更换为低损变。
[0012]二、淘汰高能耗配电变压器
淘汰高能耗配变的方式，首先是更换为低损变，其次是改造为节能变。根据本省实际情况，原则上以更新为主，慎重选择改造方案。主要表现在:对高能耗配变进行更新换代；对高能耗配变进行技术改造。
[0013]三、合理选择配电变压器容量及安装位置
农网配变空载损耗高的重要原因是容量普遍偏大。对此，应从基本建设和运行管理等方面，合理选择和调整配变容量，并确定最佳安装位置，这是农网降损节电的一项重点内容。主要表现在:配电变压器最佳容量的选择；配电变压器最佳安装位置的选择。
[0014]四、调整配电变压器供电方式
一年四季随着负荷的变化，不断调整配变的供电方式，使配变经常处于比较合理的运行状态，对降低配变的电能损耗具有重要意义。主要采用“母子变”方式供电；调容量配电变压供电；小容量单相配电变压供电。
[0015]五、降低配电变压器运行损耗
在做好降低配变自身损耗的同时，还应采取有效措施，提高配变的运行水平，降低其运行损耗，这是全面降低配变损耗的重要途径。主要措施为:做好配电变压器空载切除工作；安装计时钟，考核负载率；定期调整配电变压器负荷；适当降低配电变压器运行电压。
[0016]全省农网现有5000余台公用高能耗配变，加之县乡及村社办企业专用的高能耗配变约近万台，如果采取更新换代或采用不同方法改造，使自身铁损均降至低损变水平，经计算每年可节电4200万kWh ;全省农网配变，若能采用空载自切、负载率奖惩及调容量运行等措施，每年可节电2300万kWh。
【具体实施方式】
[0017]1、对高耗配变进行更新换代
对高能耗配变进行更新换代的基本原则是:
对于已超过或接近折旧年限的JB500 - 64系列高能耗配变，其改造价值不大，原则上不再安排大修，应根据设备状况，分期分批予以报废，逐步更新为低损变。今后对高能耗配变节能改造，应以JB1300- 73系列高能耗变为主。
[0018]对于性能低劣，粗制滥造的非标准杂牌配变以及损耗水平超过JB500- 64标准的配变，应全部报废，更新为低损变。
[0019]2、对高能耗配变进行技术改造 基本原理
对高能耗配变进行技术改造，主要是依据电磁理论，通过改变线圈匝数或截面以及提高硅钢片质量来降低其空载损耗及负载损耗，使之达到或接近低损变水平。
[0020]降低离能耗配变空载损耗(即铁损)的方法有两种，一是增加线圈匝数。根据配变磁通计算的基本公式
可以看出，在配变一、二次侧额定电压(UpU2)和频率(f)以及铁芯有效面积⑶一定的情况下，适当增加高低压线圈匝数(Wp W2),减少每匝的电压值，可使磁通密度⑴下降，从而使空载损耗降低；二是更换铁芯材料。由于SJ、SJ1, SJ2, SJ3系列高能耗配变之铁芯，多采用电能损耗高的热轧硅钢片，且制造工艺粗糙，铁芯质量较差。若利用新型优质冷轧硅钢片，并采取全斜接无冲孔新工艺加工的新铁芯，取代原热扎硅钢片铁芯，其降损效果十分显著。
[0021]降低高能耗配变负载损耗(即铜损)的主要方法是适当增加导线截面，在不影响阻抗电压或绝缘与散热的情况下，应尽量缩小高低压线圈的辐向尺寸，以便减少导线的有效长度。
[0022]基本要求
高能耗配变改造后.其铁损和铜损应达到或接近SL7低损变标准；高能耗配变改造后，其使用寿命应在15年以上；在保证质量的前提下，改造时应尽可能利用原配变部件，以降低改制成本。
[0023]改造方案
高能耗配变改造的方案较多，归纳起来有减容量、保容量和调容量三种。
[0024]a.减容量改造方案
该方案的基本做法是只改造高低压线圈，仍利用原铁芯、外壳及零部件。通过重绕线圈并增加匝数来降低磁通密度，减少空载损耗。该方案因采用常规工艺，一般变压器修配厂可以承担。改造费用较少，投资回收期限较短。但容量减少25?30%。
[0025]b.保容量改造方案
保容量改造目前采用较多的方法有以铜易铝、更换铁芯、更换部分铁芯及线圈、更换芯体四种。
[0026]以铜易铝法。即以铜线圈代替原铝线圈，铁芯、外壳圾零部件不变。对S几系列配变。由于铁芯柱较长，改制后可以保容；对SL3系列配变，约降容5%以下，基本保容。该法的改造费用为同容量低损变价格的50?55%，采用常规工艺，质量容易保证。
[0027]更换铁芯法。是利用优质冷轧硅钢片，采用45°全斜工艺加工的铁芯，更替原热轧硅钢片铁芯，线圈、外壳及零部件不变。其改制费用约为同容量低损变价格的50%。此法对铁芯制作工艺要求较离。
[0028]更换部分铁芯及线圈法。其基本做法是采用优质冷轧硅钢片更换旧铁芯立柱，且极数增加2-3极，便截面增加2.5?4%，将旧立柱用于铁轭，增加铁轭宽度，降低铁轭磁密。高低压线圈重绕，并适当增加匝数及导线截面。改制费用为同容量低损变价格的65?75%。对改制工艺及装配技术要求较高。
[0029]更换芯体法。此法是将铁芯和线圈按低损变标准重新制作，仅利用原外壳及部分零部件。改制后其降损效果与低损变相同。改造费用为同容量低损变价格的80%左右，对改造技术和设备条件要求严格。
[0030]c.调容量改造方案
调容量改造的基本做法是铁芯不动，重绕线圈，增加匝数，变换结线。对于铁芯柱较高，窗口较大的(如SJ2及SJ3系列)高能耗变，可实行调容改造。
[0031]调容量改造方案主要有串并联法和Y- Λ接线法。
[0032]串并联线圈调容量法。是将高低压线圈各分成两段，每段保持原匝数，但导线截面减半，安装调容开关，实现串并联运行。并联时，保持原容量；串联时因匝数加倍，截面减半，容量亦减半。经计算，串联时铁芯为并联时的四分之一。
[0033]Y-Λ接线调容量法。即高压线圈不动，低压线圈由三段组成。当高压线圈接成Λ形时，低压各相三段线圈两并一串后，三相接成Ytl形，配变容量保持不变。当高压线圈接成Y形时，低压各相三段线圈串联后，三相接成Y。形，配变容量减半。此法较串并联法适应性强，应用范围广。
[0034]调容改造费用为同型号低损变的60-70%，一般变压器修配厂可以实现。
[0035]d.配电变压器改造方案分析及选择
减容量改造方案，投资少，见效快，适应性强，易于实施，被各地广泛采用。
[0036]在保容量改造方案中，以铜易铝法简单实用，容易实施，但部分节电指标达不到要求，更换铁芯法不能降低负载损耗，且对装配工艺要求严格；一臣换芯体法与更换部分铁芯和线圈法，节电效果理想，但改造费用高，工艺要求高，不宜大量推广。
[0037]调容量改造方案，工艺简单，易于实施，一但改造成本偏大，运行费用较高，节电效果不理想。改造后在大容量档运行时，仍为高耗能变，只有在小容量档，特别是25%以下的负荷状态运行时，才有显著的节电效果。仅适用于负荷季节性变化明显的特定地区。
[0038]综上所述，每个方案虽各有利弊，但对用户负荷率高的配变，应采用保容量方案，而对于负荷率低的配变，应考虑采用减容量或调容量方案。
[0039]对高能耗配变改造采用哪种方案为佳，应视负荷变化规律，配变负载系数，原有设备状况，改造资金多少，佣户经济条件以及改制工艺，改造能力，节电效益，投资回收年限等具体情况，进行全面论证后确定。
[0040]3、配电变压器最佳容量的选择
确定配变最佳容量时，必须综合考虑负荷大小，用电性质，基建投资，电能损耗及负荷发展等多种因素。对于供混合用电负荷的配变，一般应以配变额定容量满足实际所需之最大负荷为原则(可增加5?10%的裕度);对于供季节性负荷的配变，可按平均负荷的2倍左右选择配变额定容量。
[0041]配变容量选择的具体方法有最佳负载系数法.综合费用分析法，综合费用数学期望值法及最佳效益法等。实用中可选择两种以上方法计算并进行技术经济综合分析比较后确定。
[0042]4、配电变压器最佳安装位置的选择
选择配变最佳安装位置时，应以基建投资额，折旧维护费，电能损失费之和最少为优化目标。选择时应使配变位置尽可能接近负荷中心。具体方法可采用几何作图法、模拟模型法及非线性规划法。这些方法虽各有特点。但最后均需校核线路压降值，以符合规定允许范围。[0043]5、采用“母子变”方式供电
对于一年中除短时期高负荷外.长时间处于低负荷运行状态的配变，宜采用一大一小的“母子变”方式供电。根据损耗最低的原则，在不同用电时期，投入不同容量的配变，达到降损节电的目的。
[0044]6、采用调容量配电变压器供电
根据负荷大小进行容量切换的调容量变，已在我省部分县使用多年，运行良好。它适用于负荷季节性变化明显，且高峰与低谷负荷之比在4 / I及以上，一般配变负载系数低于
0.25的情况下，可以收到较大的节电效果。
[0045]7、采用小容量单相配电变匪器供电
小容量单相配变不仅节电效果好，还可节省大量建设资金，很适合边远山区供电。近几年已推广使用50余台，情况反应良好。
[0046]对于农闲时无动力用电的村社，可增设小容量单相配变，专供照明用电。
[0047]于纯照明用电的村社，根据密布点，短半径的原则，优化农网结构，采用数台小容量单相变分散供电，并适当延伸IOkV线路，使配变尽可能置于负荷中心。
[0048]对于照明用电为主，动力仅有少量农副产品加工的边远山村，可采用两台小型单相变以V型结线方式，供三相小型动力和单相照明用电。
[0049]8、做好配电变压器空载切除工作
农村配变空载运行时间长，是电能浪费的重要原因之一，因此，做好配变空载运行切除工作，是减少运行损失的重要措施。
[0050]对于供排灌等纯季节性负荷的专用配变；在不用电期间，应及时退出运行。
[0051]对于供电连续性要求不高，且日空载时间较长的配变(如乡村办或个体办的一班制和两班制企业的专用变以及农村纯照明变)，可加装空载自切开关，当配变处于空载运行时，自切开关便自动将配变切除。
[0052]空载自切开关有闸刀式、组合式及柱上油式。前者结构简单，操作方便，一般用于IOOkVA及以下的配变；柱上油式宜用于IOOkVA及以上的配变。
[0053]9、安装计时钟，考核负载率
负载率高低是配变经济运行水平的一个重要标志。我省农村配变负载率普遍较低，应运用技术、经济等手段进行综合治理，逐步提高。为此，应在配变低压侧安装计时钟，以自动累计配变运行时间，为计算负载率提供可靠依据。利用公式
计算配变负载率。当配变额定容量(Se)和功率因数(cosuO —定耐，根据实际抄见电量(A)和实际运行时间(T)，计算出实际负载率(P)，并按实际负载率高低进行奖惩，从而促使用户减少空(轻)载运行时间，改变“大马拉小车”现象，降低配变运行损耗。
[0054]10、定期调整配电变压器负荷
随着农村用户负荷的不断变化或增容，经常出现三相负载严重不平衡现象，如果管理不善，必然导致配变长期处于三相负载严重不平衡运行状态。这不仅直接影响了供电电压质量，还使配变运行损耗大增，甚至烧断零线或烧坏配变造成更大损失。为此，必须定期调整配变三相负荷，力求保持平衡。
[0055]11、适当降低配电变压器运行电压 对农村大量挂网运行的小型配变而言，采取逆调压方式降损效果显著。所谓逆调压方式就是在高峰负荷时，将配变电压适当调高，而在低谷负荷时，又将配变电压适当调低。
[0056]由于小型配变的空载电流(I。)值较大，当配变处于空(轻)载(铁损占总损耗的50%以上)运行时，适当降低配变电压，可使配变总电流下降，铁损减少。因此，在保证电压质量的前提下，可根据负荷变化规律，调整农网变电站主变IOkV电压或配变的分接开关，以便在低谷负荷时，将配变电压控制在下限水平，达到降低配变运行损耗的目的。
【权利要求】
1.一种农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，其特征在于，结合实际情况提出相应的技术性措施为:坚持应用节能型配电变压器；淘汰高能耗配电变压器；合理选择配电变压器容量及安装位置；调整配电变压器供电方式；降低配电变压器运行损耗。
2.根据权利要求1所述的农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，其特征在于所述的坚持应用节能型配电变压器应从以下三个方面入手:一是对于新增用户或增容用户，应认真执行国家能源政策，坚持使用优质低损变，同时要坚决杜绝已淘汰的高能耗变再欢挂网运行；二是对于损坏待修的高能耗变，应优先采用以新购低损变代替原配变的方案，如确有实际困难时，必须按低损变标准进行改制，不允许再改造为高能耗变；三是对于挂网运行的JB500- 64系列高能耗变，应有计划有步骤的予以淘汰，逐步更换为低损变。
3.根据权利要求1所述的农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，其特征在于所述的淘汰高能耗配电变压器的方式，首先是更换为低损变，其次是改造为节能变；根据本省实际情况，原则上以更新为主，慎重选择改造方案；主要表现在:对高能耗配变进行更新换代；对高能耗配变进行技术改造。
4.根据权利要求1所述的农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，其特征在于所述的合理选择配电变压器容量及安装位置，应从基本建设和运行管理等方面，合理选择和调整配变容量，并确定最佳安装位置，这是农网降损节电的一项重点内容；主要表现在:配电变压器最佳容量的选择；配电变压器最佳安装位置的选择。
5.根据权利要求1所述的农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，其特征在于所述的调整配电变压器供电方式，主要采用“母子变”方式供电；调容量配电变压供电；小容量单相配电变压供电。
6.根据权利要求1所述的农村电网配电变压器的能耗降损节电措施，其特征在于所述的降低配电变压器运行损耗，主要措施为:做好配电变压器空载切除工作；安装计时钟，考核负载率；定期调整配电变压器负荷；适当降低配电变压器运行电压。
【文档编号】H02B7/00GK103457187SQ201210175102
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】孙民 申请人:洛阳恒光特种变压器有限公司