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1、 南京工程高等職業(yè)學(xué)校 五年制高職畢業(yè)設(shè)計(jì) 姓 名： 朱林童 學(xué) 號： 110114136 系 部： 電子工程系 專 業(yè)： 電氣自動化 設(shè)計(jì)題目：800KVA變壓器的節(jié)能與研究 指導(dǎo)教師： 劉俊華 職 稱：

2、 2016年 月 日 摘要 在電力系統(tǒng)中，為了使電能傳輸范圍及數(shù)量提高，變壓器得到了廣泛的使用。然而，發(fā)電、輸電、配電及用電各環(huán)節(jié)構(gòu)成的電力系統(tǒng)中其變壓過程，造成電力系統(tǒng)中總的變壓器容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過發(fā)電機(jī)的總?cè)萘?，從而產(chǎn)生了而嚴(yán)重的損耗。因此，降低變壓器的損耗，是一項(xiàng)長期的重要研究課題。本文在綜述了變壓器的參數(shù)、功率損耗的基礎(chǔ)上，對變壓器技術(shù)參數(shù)存在的差異，變壓器的有功率損耗和無功率損耗隨著負(fù)載發(fā)生變化進(jìn)行深入分析。針對配電變壓器負(fù)載波動大，長時間處于輕載和空載運(yùn)行，損耗大的特點(diǎn)。詳細(xì)的分析介紹了配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的選擇，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間、變壓器的負(fù)載

3、調(diào)整以及變壓器的負(fù)載經(jīng)濟(jì)分配問題。 關(guān)鍵詞：變壓器 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 節(jié)能分析 目錄 前言………………………………………………………………………………………1 1 變壓器損耗的原因………………………………………………………………………2 1.1變壓器的工作原理……………………………………………………………………2 1.1.1變壓器——靜止的電磁裝置………………………………………………………2 1.1.2理想變壓器…………………………………………………………………………3

4、1.2變壓器的結(jié)構(gòu)簡介……………………………………………………………………3 1.2.1鐵芯…………………………………………………………………………………3 1.2.2繞組…………………………………………………………………………………3 1.3損耗……………………………………………………………………………………4 1.3.1變壓器是物理學(xué)領(lǐng)域的概念………………………………………………………4 1.3.2損耗產(chǎn)生的原因……………………………………………………………………4 1.3.3板牙器的損耗………………………………………………………………………4

5、 2 對800KVA變壓器的節(jié)能與改造………………………………………………………5 2.1對800KVA變壓器的介紹 ……………………………………………………………5 2.1.1800KVA變壓器構(gòu)成的部件…………………………………………………………5 2.1.2800KVA變壓器使用條件……………………………………………………………6 2.1.3800KVA變壓器并列運(yùn)行條件………………………………………………………6 2.1.4800KVA變壓器套管的種類…………………………………………………………6 2.1.5800KVA變壓器交流耐壓時

6、試驗(yàn)電壓測量方法……………………………………6 2.1.6800KVA變壓器連接組件……………………………………………………………6 2.1.7800KVA變壓器額定升溫……………………………………………………………6 2.2800KVA變壓器各組件的作用…………………………………………………………7 2.3800KVA變壓器節(jié)能與改造……………………………………………………………7 2.3.180KVA經(jīng)濟(jì)手段……………………………………………………………………8 2.3.2800KVA變壓器技術(shù)手段……………………………………………………………8

7、 2.3.3按國際有關(guān)規(guī)定進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試……………………………………………………9 2.3.4降低變壓器短路事故………………………………………………………………9 3 根據(jù)不同能耗選擇變壓器………………………………………………………………10 4電力能耗產(chǎn)生的影響………………………………………………………………………12 4.1電器能耗引起的火災(zāi)…………………………………………………………………12 4.2電氣能耗的其他因素…………………………………………………………………14 5 結(jié)論………………………………………………………………………………………15

8、 致謝………………………………………………………………………………………16 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………17 前言 我國是世界上能源消費(fèi)增長最快的國家之一，同時也是能源緊缺的國家，節(jié)能是我國建設(shè)節(jié)約型社會的的一項(xiàng)必不可少的國策。為了滿足社會可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要，國家發(fā)改委已將變壓器的節(jié)能列為重點(diǎn)推廣。 變壓器是輸變電系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，盡管它的效率很高（大型變壓器效率高于99.5%，小型變壓器也在98%以上），但是由于他的總?cè)萘看螅ㄒ话闱闆r下變壓器的總?cè)萘繛榘l(fā)電容量的5~7倍

9、），再加上在輸電系統(tǒng)中變換級次多，損耗可占線路總損耗的17%。中小型配電變壓器雖然容量小，但數(shù)量多。經(jīng)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)我國要求在短時間內(nèi)，推廣使用低耗能的變壓器，改造高耗能變壓器，這是節(jié)能挖潛、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。 近年來，國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，盡管電力裝機(jī)增長很快，但由于整個社會對能源需求的巨大增加，使得電力供需矛盾仍十分突出。出現(xiàn)上述巨大缺口的原因，一方面與前幾年電力裝機(jī)滯后有關(guān)，但更重要的是與我國能源不足，結(jié)構(gòu)不合理有著密切的關(guān)系。要實(shí)現(xiàn)我國國民經(jīng)濟(jì)的高速可持續(xù)增長，能源的供需矛盾必將更為突出，能源已成了制約可持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。今后，除了繼續(xù)探索新能源的開發(fā)利用之外，

10、大力節(jié)約能源也成了重中之重。 電力系統(tǒng)要把電能從發(fā)電站送到用戶，至少需要4-5級變壓器方可輸送電能到抵押用電設(shè)備（380V/220V）。雖然變壓器本身效率很高，但是因?yàn)槠鋽?shù)量太多、容量太大、總損耗仍很大。據(jù)估計(jì)，我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)發(fā)電量的10%左右，如損耗每降低1%，每年可以節(jié)約上百億度電，因此降低變壓器損耗是勢在必行的技能措施。 1 變壓器損耗的原因 1.1變壓器的工作原理 變壓器---利用電磁感應(yīng)原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳

11、輸?shù)闹匾? 1.1.1.變壓器----靜止的電磁裝置 （1）變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能 （2）變壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。 變壓器原理圖 （3）與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組 （4）與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組 設(shè) 一次繞組的二次繞組的電壓相量U1電壓相量U2 電流相量I1電流相量I2電動勢相量E1電動勢相量E2 匝數(shù)N1匝數(shù)N2 同時交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為φm,該磁通量稱為主磁通。 1.1.2理想

12、變壓器 不計(jì)一次、二次繞組的電阻和鐵耗，其間耦合系數(shù)K=1的變壓器稱之為理想變壓器，描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為： e1(t)=-N1dφ/dt e2(t)=-N2dφ/dt 若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正選規(guī)律變化，則有不計(jì)鐵心損失，根據(jù)能量守恒原理可得。由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值得關(guān)系，令K=N1/N2，稱為匝比（亦稱電壓比） 1.2變壓器的結(jié)構(gòu)簡介 1.2.1.鐵心 鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度為0.35mm或0.5mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。

13、 鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用 鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種 1.2.2.繞組 繞組是變壓器的電路部分， 它是用紙包的絕緣扁線為圓線繞成 變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次繞組繞組上加上電壓1時，流過電流1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通?1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢1，2，感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fN?m 式中：E--感應(yīng)電勢有效值 f--頻率 N--匝數(shù) ?m--主磁通最大值 由于二次繞組與一次繞

14、組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后， 電壓1和2大小也就不同。 當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（0），這個電流稱為激載電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流2時，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流0，一部分為用來平衡2，所以這部分電流隨著2變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時，就是磁勢。 上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。 1.3損耗 1.3.1 變壓器損耗是現(xiàn)代物理學(xué)領(lǐng)域的概念，是指空載損耗P。和短路損耗Pk

15、之和。 　　 （1）空載損耗P。 　　 當(dāng)用額定電壓施加于變壓器的一個繞組上，而其余的繞組均為開路時，變壓器所吸收的有功功率叫空載損耗。　 （2）短路損耗Pk 　　 對雙繞組變壓器來說，當(dāng)以額定電流通過變壓器的一個繞組，而另一個繞組短接時變壓器所吸收的有功功率叫做變壓器的短路損耗。對于多繞組變壓器，短路損耗是以指定的一對繞組為準(zhǔn)。 1.3.2 變壓器損耗產(chǎn)生的兩大原因: 第一、繞制變壓器時需要大量的銅線，這些銅導(dǎo)線存在著電阻，電流流過時電阻會消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，這種損耗稱為“銅損”。 第二、當(dāng)變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生

16、的磁通在鐵芯流動，因?yàn)殍F芯本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，稱為“渦流”。這個“渦流”增加了變壓器的損耗，導(dǎo)致變壓器的鐵芯發(fā)熱，變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損”。 所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。由于變壓器存在著鐵損與銅損，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率，用效率η表示輸出功率與輸入功率的關(guān)系：η=輸出功率/輸入功率。 1.3.3 板牙器的損耗 板牙器的損耗包括負(fù)載損耗以及附加雜散損耗等。 空載損耗是指變壓器二次側(cè)開路、一次側(cè)加額定頻率與額定正弦波電壓時變壓器所汲取的功率。國內(nèi)外

17、都很看重空載損耗PO值得下降，因變壓器一旦投運(yùn)，意念365天、一天24小時，時時刻刻都有損耗。PO是一個不隨負(fù)載變化、也不隨時間變化的損耗之，即便變壓器沒有帶負(fù)載，其PO損耗值 是不變的。PO值每降低1KW，一年可以節(jié)省8760KWH（度）電費(fèi)。國際招標(biāo)時，空載損耗1KW、折合6000美元。SC（B）10系列比現(xiàn)行國標(biāo)（GB/T10288）空載損耗PO下降約30%。 因?yàn)榭蛰d損耗發(fā)生在鐵芯中，故常稱之為鐵損。顯然，其損耗大小與鐵磁材料性能有關(guān)，與鐵芯迭片生產(chǎn)工藝過程有關(guān)，所以在鐵芯生產(chǎn)工藝過程中，都要采取一系列措施，盡全力降低空載損耗：選購優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)磁的晶粒取向冷軋硅鋼片，先進(jìn)的硅鋼片剪

18、切線，45度全斜鐵芯解封，階梯步進(jìn)迭片，合理的鐵芯結(jié)構(gòu)等先進(jìn)工藝，計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)等等，使得我國新系列產(chǎn)品損耗值達(dá)到世界先進(jìn)水平。 2 對800KVA變壓器的節(jié)能與改造 2.1 對800KVA變壓器的介紹 如下圖所示的就是800KVA變壓器，它在我們?nèi)粘Ｉ罨蛘吖締挝唬约拔覀儗W(xué)校實(shí)驗(yàn)室中都是必不可少的，不過隨著我們對用電的需求日益增長，同時也要提出節(jié)約能源這個話題，并且減少一些無功率的損耗做出一點(diǎn)改良，使得我們的用電生活更加舒適。 2.1.1 800KVA變壓器構(gòu)成的主要部件 首先，介紹一下800KVA變壓器有哪些零件組成。 （1）

19、鐵芯：構(gòu)成閉合磁路，系0.35硅鋼片疊成； （2）線圈 （3）凈油器 （4）油枕：儲油柜、容量為油箱容積8-10% （5）防爆管：采用壓力釋放閥 （6）油箱：平頂、鐘罩式 （7）變壓器油 （8）套管 （9）冷卻裝置 （10）溫度計(jì) （11）吸濕器 （12）分接開關(guān)：有載、無載 （13）絕緣材料：分內(nèi)絕緣、外絕緣、主絕緣、縱絕緣 （14）氣體繼電器 2.1.2 800KVA變壓器使用條件 （1）最高環(huán)境溫度：+40攝氏度 （2）最低環(huán)境溫度：-25攝氏度 （

20、3）海拔高度：<1000m （4）最高月平均相對濕度：90%（20攝氏度） （5）安裝地點(diǎn)：安裝在沒有火災(zāi)、爆炸危險、嚴(yán)重污穢、化學(xué)腐蝕劑劇烈振動的場所，戶內(nèi)或戶外。 2.1.3 800KVA變壓器并列運(yùn)行條件 （1）聯(lián)結(jié)組別相同 （2）電壓比相等，允許插值范圍為正負(fù)5% （3）短路阻抗相等，允許插值范圍為正負(fù)10% 2.1.4 800KVA變壓器套管的種類 分為有電容型和兆電容型兩種 （1）電容型：油低電容型、膠低電容型、氣體電容型、平式電容型 （2）非電容型：充油型、充膠型、膠低型 2.1.5

21、800KVA變壓器交流耐壓時試驗(yàn)電壓的測量方法 （1）在實(shí)驗(yàn)變壓器低壓測量 （2）用電壓互感器測 （3）用高壓靜電電壓測量 （4）用球間隙測量 （5）用電容分壓器測量 2.1.6 800KVA變壓器連接組別 S7-800KVA變壓器是采用Y yn0和D yn11聯(lián)結(jié)特點(diǎn)。 2.1.7 800KVA變壓器額定溫升 變壓器的額定溫升是以環(huán)境溫度為正負(fù)40攝氏度參考，規(guī)定在運(yùn)行中允許變壓器的溫度超出參考溫度的最大溫升。國家規(guī)定，繞組的溫升限值為65攝氏度，上層油面的溫升值為55攝氏度，以確保變壓器上層油溫不超過95攝

22、氏度并正常運(yùn)行。 指變壓器的損耗最小，效率最高運(yùn)行方式。因變壓器的銅損與鐵損相等時，變壓器的效率達(dá)到最大值，通常與此作為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的依據(jù)。 2.2 800KVA變壓器各個組件的作用 （1）鐵芯：變壓器的鐵芯是磁力線的通路，起集中和加強(qiáng)的作用，同時用以支持繞組。 （2）繞組：變壓器的繞組是電流的通路，靠繞組通入電流，并借電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 （3）油箱：油箱是油浸式變壓器的外殼，變壓器主體放在油箱中，箱內(nèi)充滿變壓器油。 （4）油枕：油枕也叫輔助油箱，它是由鋼板做成的圓筒形容器，水平安裝在變壓器油箱蓋上，用彎曲聯(lián)管與油箱連接，油枕

23、的一端有油位指示計(jì)，油枕的容積一般為變壓器所裝油體積的8%~10%。其作用是變壓器內(nèi)部充滿油，而由于油枕內(nèi)油位在一定限度，當(dāng)又在不同溫度下膨脹和收縮時有回旋的余地，并且油枕內(nèi)空余的位置小，使油和空氣接觸的少，減少了油受潮和氧化的可能性，另外，儲油柜內(nèi)的油比油箱上部的油溫度低很多，幾乎不和油箱內(nèi)的油對流。在油枕和油箱的連接管上裝有瓦斯繼電器，來反映變壓器的內(nèi)部故障。 （5）呼吸器：呼吸器內(nèi)裝有干燥劑即硅膠，用來吸收空氣中的水分。 （6）防爆管：防爆管安裝在變壓器的油箱蓋上。防爆管的頂端有一個玻璃片，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，產(chǎn)生高壓，油里面的氣體便沖破玻璃片排到油箱外，釋放壓力，從而

24、保護(hù)變壓器油箱不被破壞。 （7）溫度計(jì)：溫度計(jì)安裝在油箱蓋上的測溫桶內(nèi)，用來測量油箱內(nèi)的上層油溫。 （8） 套管：套管是將變壓器高、低壓繞組的引線引到油箱外部的絕緣裝置。它既是引線對地（外殼）的絕緣，又擔(dān)負(fù)著固定引線的作用。 （9） 冷卻裝置：冷卻裝置是將變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去的設(shè)備。 （10） 凈油器：又稱溫差濾過器。它的主要部分是用鋼板焊成的圓筒形凈油罐，安裝在變壓器油箱的一側(cè)，罐內(nèi)充滿硅膠、活性氧化鋁等吸附劑。在運(yùn)行中，由于上層油和下層油之間的溫差，于是變壓器油從上向下流動經(jīng)過凈油器形成對流，油與吸附劑接觸，其中的水分、酸和氧化物等被吸收，使油得到凈化。延長

25、油的使用期限。強(qiáng)油循環(huán)變壓器的凈油器是靠油流壓差使變壓器油流經(jīng)凈油泵，達(dá)到凈化的目的。 2.3 800KVA變壓器的節(jié)能與改造 隨著電力變壓器容量的加大，大電流下的漏磁通在結(jié)構(gòu)件上的發(fā)熱故障問題也越來越突出，如果不給于足夠的重視并且妥善的解決，大容量變壓器的安全運(yùn)行將會受到影響。電力變壓器二次側(cè)出線套管之間的油箱蓋板由于大電流漏磁通引起的渦流發(fā)熱故障，作為結(jié)構(gòu)上漏磁發(fā)熱故障的一種，如果不采取保護(hù)措施也會影響變壓器的安全運(yùn)行。 對于電力變壓器的生產(chǎn)制造行業(yè)來說，一般容量在630KVA電流在800A以上的變壓器對大電流引出線漏磁發(fā)熱問題均有一定的處理方法，而在此范圍

26、以下，則被認(rèn)為引線電流在想該處引發(fā)的渦流發(fā)熱和散熱處理平衡狀態(tài)，因而低壓側(cè)箱蓋處不做過多的處理，但是實(shí)際情況卻并非如此。 以下是對變壓器的節(jié)能和改造方法： 2.3.1 經(jīng)濟(jì)手段 （1）樹立現(xiàn)代設(shè)備耗能觀念，加強(qiáng)設(shè)備更新?，F(xiàn)代化耗能設(shè)備管理的決策要求人們必須從產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)管轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐方?jīng)濟(jì)觀念。耗能設(shè)備管理的科學(xué)理論的主要基礎(chǔ)是從經(jīng)濟(jì)壽命觀念出發(fā)，把產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)磨損觀念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)技術(shù)磨損觀念。耗能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命系指耗能設(shè)備在制造過程中，不僅考慮設(shè)備的物質(zhì)磨損，更主要的是按技術(shù)磨損確定設(shè)備的使用年限，其技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益比原來的設(shè)備繼續(xù)使用有優(yōu)越時，就應(yīng)該按技術(shù)磨損進(jìn)行決策，更新

27、設(shè)備。 （2）實(shí)施分時電價的措施。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，加之傳統(tǒng)用電習(xí)慣，使用電負(fù)荷的峰谷差別加大。在高峰時段變壓器負(fù)荷成倍增加，而下半夜的用電負(fù)荷銳減，沖擊變壓器運(yùn)行的平穩(wěn)性，導(dǎo)致變壓器的效率下降。為了提高變壓器的磨損。其經(jīng)濟(jì)手段就是全面推行峰谷分時電價，對生產(chǎn)用戶安裝付費(fèi)率電表。 （3）根據(jù)功率因數(shù)進(jìn)行電費(fèi)合理調(diào)節(jié)。提高用戶變壓器及用電設(shè)備的功率因數(shù)，減少變壓器的磨損，供電部門要對用戶進(jìn)行考核，實(shí)行調(diào)整電費(fèi)。按規(guī)定：對用戶變壓器容量進(jìn)行考核，要安裝有功電能表和無功電能表。每月抄錄用戶的有功電表與無功電表，計(jì)算其功率因數(shù)，按其差額加收無功補(bǔ)罰電費(fèi)，差額越大，補(bǔ)

28、罰電費(fèi)越多。用戶因用電過低，每月需要增加支付大量電費(fèi)。通過經(jīng)濟(jì)杠桿，使用戶在支付補(bǔ)罰電費(fèi)中，權(quán)衡經(jīng)濟(jì)利益，采用無功就地補(bǔ)償?shù)拇胧?，從而提高功率因?shù)。 2.3.2 技術(shù)手段 合理選配變壓器的容量，從理論上講，要使變壓器發(fā)揮最大功率，應(yīng)使平均負(fù)荷率為額定容量50%-75%。但因?yàn)樽儔浩鞅旧淼呢?fù)載及功率是因數(shù)變化的，且有超載運(yùn)行的可能性，所以不必按最大效率的準(zhǔn)則來選擇變壓器的容量。如果變壓器容量選的過大，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，空載損耗會大大增大；變壓器容量選的過小，變壓器負(fù)載過大，甚至過負(fù)荷，使變壓器負(fù)載損耗增大。通常工廠及民用等用電設(shè)備，其負(fù)荷是變動的，每天都有所不同。選擇

29、容量的計(jì)算方法如下： （1）計(jì)算負(fù)荷量及功率因數(shù)，在待選的系列變壓器中選擇多種容量（即不同規(guī)格）的變壓器，以供作待選變壓器（其額定容量應(yīng)大于負(fù)荷的最大視在功率）。 （2）計(jì)算出各種容量變壓器與負(fù)荷對應(yīng)的負(fù)載率。 （3）根據(jù)上述值以及各種容量變壓器的空載損耗和短路損耗計(jì)算出每臺變壓器運(yùn)行時的損耗約功率（一般情況下宜選用效率高的）。 （4）具體確定變壓器容量是，既要考慮變壓器的損耗，又要考慮適當(dāng)提高變壓器的容量利用率。此外，如果負(fù)荷是季節(jié)性或夜間停止使用的，變壓器的負(fù)荷可能僅占其容量的40%以下，此時就要考慮到符合降低情況下變壓器的運(yùn)行效率。因?yàn)樽儔浩鞯目蛰d損耗與負(fù)

30、載無關(guān)，其功率損耗是一定的，且變壓器輕載時損耗也相當(dāng)大。所以，從節(jié)電角度出發(fā)是不能忽視的。因此，這種情況下使用單臺大容量的變壓器，不如使用多太小容量變壓器，以提高其運(yùn)行效率。 總的來說變壓器節(jié)能改造的具體方法包括：降容、保容、增容和調(diào)容4種方法。 （5）繞組改制法：改高、抵押繞組降容法；改高、低壓繞組調(diào)容法；改高、低壓繞組保容法；改高、低壓繞組質(zhì)量法；改高、低壓繞組增容法。 （6）鐵芯改制法：調(diào)換全部鐵芯法；調(diào)換部分柱芯法；調(diào)換全部軛鐵法；調(diào)換部分軛鐵法；增減芯柱級數(shù)法；增減芯柱直徑法；單片重疊鐵芯法；鐵芯硅鋼片重疊法；鐵芯硅鋼片重新絕緣法。 （7）繞組、鐵芯全

31、改法；全改繞組、鐵芯增容法；全改繞組、鐵芯保容法；全改繞組、鐵芯降容法。 2.3.3 按國際按有關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試 （1）變壓器的空載損耗比改之前降低45%~55%，優(yōu)于JBI300-73標(biāo)準(zhǔn)（冷軋硅鋼片）； （2）空載電流比改之前降低70%左右； （3）空載短路損耗符合國標(biāo)或者有關(guān)規(guī)定； （4）阻抗壓降控制在3.6%~5.5%（3~10KV，30~1600KVA）、6%~7.7%（35KV、50~1600KVA）。 2.3.4 降低變壓器短路事故 （1）電磁計(jì)算，在保證性能指標(biāo)、溫度限制的前提下，綜合考慮短路時的動態(tài)

32、過程。從保證繞組穩(wěn)定，合理選擇撐條數(shù)、導(dǎo)線寬度以及導(dǎo)線許應(yīng)力的控制值，在進(jìn)行安匝平衡排列時根據(jù)額定分接和各級限分接情況整體優(yōu)化，盡量減小平衡安匝?？紤]到作用在內(nèi)繞組上的軸向內(nèi)力約為外繞組的兩倍，因此盡可能使作用在內(nèi)繞組上的軸外力方向與軸向力方向相反。 （2）繞組結(jié)構(gòu)方面，繞組是產(chǎn)生電動力又直接承受電動力的結(jié)構(gòu)部件，要保證繞組在短路時的穩(wěn)定性，就要針對其受力情況，使繞組在各個方向有牢固的支撐。具體做法如在內(nèi)繞組內(nèi)側(cè)設(shè)置絕緣筒，繞組外側(cè)設(shè)置外撐條，并保證外撐條可靠地壓在線段上。對單螺旋低壓繞組首末端端平一匝以減少端部漏磁場畸變。對等效軸向電流大的低壓和調(diào)壓繞組，針對其相應(yīng)的電動力，采取特殊

33、措施固定繞組出頭，并在出頭位置和換位處采用適形的墊塊，以保證繞組穩(wěn)定性。 （3）器身結(jié)構(gòu)方面，器身絕緣是電動力傳遞的中介，要保證在電動力作用下，各個方面均有牢固的支撐和減小相關(guān)部件受力時的壓強(qiáng)。在設(shè)計(jì)時采用整體相套裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)繞組硬絕緣筒與鐵心柱間用撐板撐緊，以保證內(nèi)繞組上承受的壓應(yīng)力均勻傳遞到鐵心柱上，合理布置壓釘位置和選擇壓釘數(shù)量，并設(shè)計(jì)副壓板，以減小壓釘作用到絕緣壓板上的壓強(qiáng)和壓板的剪切應(yīng)力。 （4）鐵芯結(jié)構(gòu)方面，軸向電動力最終作用在鐵芯框架結(jié)構(gòu)上。如果鐵芯固定框架出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和變形，將導(dǎo)致繞組失穩(wěn)而變形損壞。因此設(shè)計(jì)鐵芯各部分結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度要留有充分的裕度，各部件間盡量采

34、用無間隙配合和互鎖結(jié)構(gòu)，是變壓器器身成為一個堅(jiān)固的整體。 3 根據(jù)不同能耗選擇變壓器 在變換變壓器以及傳遞功率的過程中，變壓器自身將會產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。其損耗與變壓器的技術(shù)特性有關(guān)，同時又隨著負(fù)載的變化而產(chǎn)生非線性的變化。因此，必須根據(jù)有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過合理地選擇變壓器型號、運(yùn)行方式，加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行管理，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。 SN9系列農(nóng)用變壓器是由吉林省電力科學(xué)研究院與吉林省電力有限公司農(nóng)電部等單位聯(lián)合開發(fā)研制的節(jié)能型變壓器產(chǎn)品。該產(chǎn)品適合低負(fù)載率地區(qū)使用，其最大的特點(diǎn)是：在于S9型變壓器制造成本基

35、本相同條件下，用于負(fù)載小于50%的地區(qū)，可減少運(yùn)行損耗。經(jīng)計(jì)算當(dāng)負(fù)載率為20%時，SN9-50/10的變壓器比9-50/10變壓器總運(yùn)行損耗降低15.3%左右。目前吉林省農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造工程中已廣泛使用（如圖所示） 充分考慮農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)載率： 我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，年負(fù)載率最大也不會超過20%，一般年負(fù)載率在10%~15%；我國農(nóng)業(yè)地區(qū)，年負(fù)載率也不會超過9%，一般年負(fù)載率在5%左右?？紤]到發(fā)展的因素，我國農(nóng)村電網(wǎng)的負(fù)載率在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不超過25%。因此，農(nóng)村變壓器技術(shù)條件的編制、系列設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等，均采用20%進(jìn)行計(jì)算的。為我國農(nóng)村電網(wǎng)的負(fù)載的發(fā)展

36、留有足夠的空間。 通過進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)載率的調(diào)查，結(jié)合變壓器性能參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以與S9型變壓器制造成本作為約束條件，以保證損耗比值、最低運(yùn)行損耗為目的標(biāo)函數(shù)。確定了SN9系列變壓器的條件。其中空載損耗較S9型變壓器降低了20%~25%，負(fù)載損耗較S9增加了10%，使損耗比（負(fù)載損耗/空載損耗）提高了7%左右。其它性能參數(shù)保持了S9型變壓器的性能參數(shù)。本技術(shù)條件的采用使SN9變壓器在50%以下負(fù)載率的條件下較S9型變壓器的是節(jié)能的，且負(fù)載率越低節(jié)能的效果就越明顯。 先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)： SN9系列農(nóng)用變壓器，除了在性能參數(shù)上具有上述特點(diǎn)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上也采用了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方法

37、（如下圖所示）。利用CAD進(jìn)行優(yōu)化電磁計(jì)算，在規(guī)定的性能參數(shù)要求內(nèi)達(dá)到經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)；充分發(fā)揮了系列設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，考慮了標(biāo)準(zhǔn)零部件的采用和互用，提高了原材料的利用率；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮農(nóng)用變壓器的使用環(huán)境，提高了農(nóng)用變壓器的過載能力、抗過電壓能力；提高了重點(diǎn)工序的工藝要求，既保證了農(nóng)用變壓器生產(chǎn)工藝技術(shù)與S9型變壓器的接軌，又保證了生產(chǎn)工藝技術(shù)的先進(jìn)性。 4 電力能耗產(chǎn)生的影響 4.1 電器能耗引起的火災(zāi) 電氣火災(zāi)事故的種類是比較多的，比較常見的有線路過載、電流泄露、電氣短路等。電氣短路事故分為兩

38、個部分，分別是金屬性短路與電弧性短路，前者具備較大的短路電流，因?yàn)槌邷囟葘?dǎo)致短路點(diǎn)發(fā)生溶結(jié)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致一系列火災(zāi)。后者的短路電流是比較小的，但是其短路點(diǎn)容易引發(fā)電弧與電火花，從而促使其局部溫度升高，導(dǎo)致一系列的人身財(cái)產(chǎn)安全損失。為了保證電氣火災(zāi)發(fā)生頻率的降低，我們需要對相關(guān)線路進(jìn)行實(shí)時控制，以避免線路溫度超額上升，從而避免一系列電氣火災(zāi)事故的發(fā)生（如圖所示）。 電流泄漏事故的發(fā)生來源與潮濕的環(huán)境或者是絕緣材料的低效能，這種情況導(dǎo)致節(jié)電強(qiáng)度的不足，增大線路的對地電容，從而發(fā)生一系列的泄漏電流，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣層的損害，從而引發(fā)電火花，導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生。接觸不良現(xiàn)

39、象也是普遍存在的，他增加了其接觸電阻，電流通過接觸面時，發(fā)生溫度的急劇上升，進(jìn)而產(chǎn)生一系列的電氣火災(zāi)事故。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，對諧波效應(yīng)的研究也越來越深入，在此過程中，非線性負(fù)荷電氣設(shè)備得到普遍應(yīng)用，對于它的應(yīng)用不規(guī)范，也容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生。 4.2 電氣能耗的其他因素 線路發(fā)生短路也容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生，在電力資源輸送過程中，它發(fā)生了電流回路現(xiàn)象，使通過回路的電流急劇增大，進(jìn)而產(chǎn)生很多的熱量，導(dǎo)致溫度提升，從而引發(fā)一系列的火災(zāi)事故（如上兩幅圖所示）。導(dǎo)致線路短路現(xiàn)象因素是多種多樣的，比如老化的絕緣層、絕緣層破裂、過久的輸電線路，都容易發(fā)生量現(xiàn)相碰的現(xiàn)

40、象。在實(shí)際工作中，電線的亂拉亂接，容易導(dǎo)致外套機(jī)械的損傷，進(jìn)而導(dǎo)致短路現(xiàn)象。電線接頭的不良接觸，也容易導(dǎo)致電線的溫度聚升，從而導(dǎo)致火災(zāi)事故。在實(shí)際情景中，如果電線與家用電器或者其他設(shè)備接頭的不牢固，也容易對電流造成阻礙，進(jìn)而導(dǎo)致溫度上升，這些熱量容易融化癲癇的絕緣層，進(jìn)而導(dǎo)致電氣火災(zāi)。一般來說，通過電線的電流大于它的安全載流量，它的電線溫度就越高，也越容易融化電線的絕緣層，導(dǎo)致短路現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生一系列的電氣火災(zāi)。 5 結(jié)論 通過推廣使用節(jié)能變壓器，

41、我們應(yīng)該了解并掌握了不同變壓器的結(jié)構(gòu)以及用法，以及對一些高能耗變壓器的節(jié)能改造，再根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩鞯冗@一系列措施可以大大降低變壓器的能耗，這對我們國家這樣一個以制造為主的用電大國來說意義非凡。 當(dāng)然除了以上所談的變壓器具體的降耗方法外，變壓器節(jié)能運(yùn)行還有很多辦法，如變壓器更換為經(jīng)濟(jì)型變壓器，還有對變壓器進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，提高變壓器負(fù)載功率因數(shù)等等手段和方法，使得配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在今后配電線路、變配電室維修改造工程中，我們將給相關(guān)部門提出這樣合理的建議。在滿足階段性生產(chǎn)及生活用電的同時，通過對變壓器合理的使用和調(diào)控，使變壓器的負(fù)荷率搞到80%以上或短路時輕微超載負(fù)荷運(yùn)行

42、時，利用率達(dá)到95%以上，從而降低變壓器損耗，從而大大降低了電費(fèi)成本，進(jìn)而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、節(jié)能增效的目的。 致謝 對于這次的設(shè)計(jì)，剛開始的時候由于沒有經(jīng)驗(yàn)，動手的時候手忙腳亂，不知從何入手。我通過查閱大量的有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，是自己學(xué)到了不少的知識，也經(jīng)歷了不少的艱辛，但收獲同樣是巨大的。而且大大提高了自己的動手能力，是我充分體會到了在設(shè)計(jì)過程探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課

43、程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，是我終身受益。 在本次設(shè)計(jì)過程中最應(yīng)該感謝的是我的指導(dǎo)老師劉俊華老師！每當(dāng)我們遇到困難時劉老師都會不辭辛苦的耐心的給我們講解，在劉來時的幫助下，我克服了設(shè)計(jì)中遇到的所有難題，也走了不少彎路。從劉老師的身上我們不僅僅是學(xué)到了專業(yè)知識，更重要的是我們學(xué)到了誨人不倦。敬職敬業(yè)、一絲不茍的工作態(tài)度，這對一個即將步入社會的學(xué)生來講，是非常寶貴的！為了我們以后的工作生活打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)和生活期間，我也始終感受這劉老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，使我受益匪淺。在此我要向劉俊華老師表達(dá)深深的感謝和崇高的敬意。

44、 參考文獻(xiàn) [1]王銘慧編.變壓器節(jié)能的探究[J].科技風(fēng)，2012.9 [2]韓富春.吳變桃編.負(fù)荷調(diào)整與變壓器的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào)，2002. [3]劉洪濤編.配電變壓器節(jié)能研究[M].北京：華北電力大學(xué)出版社，2008 [4]劉笙.電氣工程基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2002 [5]楊林建.機(jī)床電器設(shè)備的維修[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008 [6]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001 [7]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1998 [8]張安紅.電力變壓器的損耗研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].湖南大學(xué)，2005 [9]余國清，王玲.電力變壓器漏磁場及繞組渦流損耗計(jì)算[J].電器制，2003 [10]詹并.論變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與科學(xué)管理[J].廣西質(zhì)量監(jiān)督報(bào)道，2008 [11]劉剛，范薇薇.談配電變壓器采用D，yn11聯(lián)結(jié)之優(yōu)點(diǎn)[J].節(jié)能，1998 [12]姚正武.降低變壓器二次側(cè)箱蓋的渦流發(fā)熱[J].電氣時代，2005