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摘要：目前，环保、低碳已成为世界的主题。本文通过对比当前配电变压器，对新型配电变压器的节能的应用从根本上进行探讨。
关键词：配电变压器、节能、干式变压器、联结组选择
世界能源日益紧张，节能已经成为全社会共同关注与研究的课题。节能不仅是经济上的考虑，同时对减少环境污染也有重要意义。配电变压器作为使用最为广泛的电力设施，数量特别巨大，对节能减排有着重要意义。
1 新型配电变压器节能原因
目前常用的新型配电变压器是S11型叠铁心变压器。S11型变压器采用的是外高磁化力的高导磁硅钢片，片厚为0.27mm，单位铁1W/kg；新S9型为普通硅钢片，片厚为0.35mm，单位铁损1.55W/kg。如果要使单位损耗进一步降低，就需进一步采用激光照射和机械压痕的措施，如日本采用激光照射的ZDKH冷轧取向硅钢片，片厚0.27mm为0.93W/kg，片厚0.23mm为0.85W/kg。硅钢片越薄，涡流的抵消效果越好，损耗越低。
为了降低损耗，硅钢片使用的厚度越来越薄。片形越薄，刚度越差，给叠积铁心造成困难，而卷铁心变压器适宜使用薄型硅钢片。因卷铁心几乎没有叠铁心的叠接接缝，减少了磁阻，因此空载损耗小。卷铁心变压器制作加工较困难(特别是630KV•A以上的变压器)，专用设备投资大，容量越小的，卷铁心优越性体现得越明显；容量越大的，卷铁心的优越性就越显现不出来。因此卷铁心产品尚不具备明显优势，近期不存在卷铁心变压器取代叠铁心变压器的趋势。但薄型高导磁取向硅钢片和非晶合金钢片的大量生产，卷铁心制造专用设备的研究成功，卷铁心变压器已被世界各国所重视，在将来有发展前途。
目前最节能的新型配电变压器是非晶合金铁心变压器，简称非晶变压器，铁心采用非晶合金卷制而成。非晶变压器的性能代号可达到l6，相对于9系列，可降低空载损耗80％。金属熔化后在高温下分子不按品格排列，缓慢冷却时，形成结晶态，急速冷却时来不及按晶格排列而成非晶态。制造非晶合金时，其冷却速度为105～107K/s。非晶合金由铁，镍、铬、钴等金属添加硼，碳、硅和磷等非金属组成。非晶合金磁化功率小，磁滞损耗小，涡流损耗小，比用硅钢片铁心的变压器空载损耗下降70%～80%。目前750KV•A及以下非晶配电变压器已进入了商品化的生产，制造商已有30多家。
非晶合金片厚度只有0.02～0.05mm，一般只适宜采用卷铁心结构。当变压器容量较大时，不适合采用卷铁心结构，应采用三相叠铁心结构，此时可预先将非晶合金若干片黏合起来。
2 新型配电变压器经济效果分析
配电变压器的损耗及目前市场价情况如表所示。因有些场所必须用干式变，不能因考虑经济而使用油式变，因此两者无法比较，只能是不同型号的油式变或不同型号的干式变之间作比较。
2．1 油式变之间比较
新建10KV配电室，SH16与S11比较(以较典型的400KV•A容量为例)。SH16比S11空载损耗减少0.41KW，负载损耗一样，电价按普通工业电计为0.78元/KV•h，每年因损耗减少节约电费0.41×24 ×365×0.78=2801(元)，SH16与S11价差18351元，收回成本年限为18351/
2801＝6.6(年)，因此变压器如要使用6.6年以上。单纯从经济方面考虑，使用SH16也是合算的，另外还有环境保护的意义尚未计算在内。再比较一下SH16－200与S11－200，收回成本年限为6.9年，SH16－800与S11－800比较，收回成本年限为6.4年，其他容量不一一列举了。
2．2 干式变压器之间比较
新建10KV配电室，SHC16与SC10比较(以较典型的400KV•A容量为例)。SHC16比SC10空载损耗减少0.6 KW，电价按普通工业电计为0.78元/KW•h，每年因损耗减少节约电费0.6×24×365×0.78＝4100(元)，SHC16与SC10价差40800元，收回成本年限为40800/4100＝9.9(年)，因此变压器如要使用9.9年以上。单纯从经济方面考虑，使用SHC16也是合算的，另外还有环境保护的意义尚未计算在内。再比较一下SHC－200与SC10－200，收回成本年限为12.4年，SHC－800与SC10－800比较，收回成本年限为10.2年，其他容量不一一列举了。
3 高燃点油变压器应用前景
目前广泛应用的绝缘液体仍然是矿物油系变压器，主要不足是其燃点较低，只有165℃ ，防火性能差。干式变压器完全防爆，但价格较高。高燃点油防火性能好，燃点达300℃以上，价格仅为干式变压器的0.6，性价比很高。高燃点油主要有 油、硅油、M油、 油和氟油等。最常用即性价比最高的是 油和硅油。 油可完全生物降解，对环境无污染，与硅钢片、铜线绝缘相容性好，燃点为308℃,在高燃点油里价格最便宜，应用前景很好。硅油燃点330℃，即使燃烧起来，产生的二氧化硅覆盖在表面，隔绝空气，自行熄灭，防火性比 油更好。硅油无毒性，但不能生物降解；硅油价格比 油略高，应用前景也较好。
本地区变压器选用时，有些不宜用普通油浸式变压器情况下，如大楼的底层设配电室，以前只要大楼非住宅非商务，变压器室门能开向室外，多采用普通油浸式变压器，自从2009年起，随消防防火等要求的提高，一致采用干式变压器。干式变压器的造价是油浸式变压器的两倍多，投资过大，如用在大楼底层，门又能开向室外的情况，采用高燃點油变压器，防火要求已足够，造价却仅为干式变压器的0.6，性价比高。但到目前为止，本地区还没有采用过高燃点油变压器，将来应试着采用。
4 干式变压器选用探讨
新型干式变压器目前常用的主要有两种，即环氧树脂烧注式(SC10)。用诺迈克纸作绝缘的敞开式干式变压器(SG10)。因绝缘材料耐热性能不同，SC10型绝缘耐热等级通常只能为F级(最高允许温度155℃)，SG10型绝缘耐热等级能做到H级(最高允许温度180℃)。干变如果铁心采用非晶合金材料，同样，空载损耗水平可达到15或1性能等级水平，与1O型变压器相比，空载损耗降低68%。
干式变压器冷却方式分为自然空气冷却和强迫空气冷却，干式变一般应安装温控强迫风冷，以能够过负载运行。环境温度20℃， 自然冷却油浸式变压器过负载50%情况下允许运行1.5h，干式变散热效果差，加装强迫风冷可以弥补不足，甚至过负载能力超过自然冷却的油浸式变压器。环境温度20℃。自然空气冷却时，干式变长时间过负载能力至多只能达到20%，加装温控强迫风冷后，可达到过负载能力50%。
SC型变压器使用历史较久，目前在干式变领域市场占有率达90%以上，但因环氧树脂无法降解。从环保角度来看，销毁绕组成了问题，而且SC型干式变其绝缘耐热等级一般只能达F级，过负载能力不如H级。用诺迈克纸作绝缘的新型SG10型变压器其绝缘耐热等级为H级，而且诺迈克纸可以进行无毒焚化处理，环保性好，防火防烟性能也比环氧树脂更好，因此发展很快，选用越来越多。有一点需要指出，SC10干变的负载损耗往往比SG10的略低，这是因为SG10的耐热等级高，绝缘允许温升高，因此高低压铜绕组的允许电流密度大于SC10的铜绕组，损耗相应略高。国家标准也正是综合考虑了允许温升、制造成本和损耗三个因素而制订出来的。国标中负载损耗包封式(SC10)比非包封式(SG10)略低，厂家根据国标生产，因此出现SG10负载损耗略高。国家标准是厂家参考的最低标准，如果厂家愿意提高成本，增加铜材，自然能生产出负载损耗更低的变压器。
5 配电变压器联结组选择探讨
随着时代的发展，人们对供电可靠性，电能质量要求越来越高。出现电能质量不高，如电压不稳定,电压偏移，谐波较严重等情况，一般只会想到是负荷较重。三相不平衡，用電设备产生谐波，而不会想到合理选用变压器的联结组，可以大大减轻电压偏移，抑制谐波。
配电变压器常用的两种联结组是Yyn0联结和Dyn11联结，首先谈谈两种联结组的优缺点：Yyn0联结有利于节约绝缘材料，制造简单，损耗略小，空载损耗低3.5%，负载损耗低4%，制造成本低10%。但Yyn0联结抑制谐波的能力差，三相负荷不平衡会使低压电网中性点偏移严重，二次侧单相短路电流小，不利于快速切除故障。Yyn0联结的变压器零序阻抗是Dyn11接线方式的4倍，因此不平衡电流产生的零序电压也达4倍，导致Yyn0联结的变压器电压偏移量明显高于Dyn11联结方式，Yyn0联结的中性线电流只允许额定电流的25%，而Dyn11联结方式可达75%，并且一相熔丝熔断时，Dyn11联结变压器另两相仍可运行。Dyn11联结有利于抑制高次谐波电流，一次侧接成三角形条件下，可在一次侧形成环流，不致注入公共电网。因零序阻抗原因，Dyn11联结的变压器单相短路电流为Yyn0联结的2倍，有利于切除低压单相短路故障。很多设计人员，并未注意到联结组这个问题，以前设计采用Yyn0联结方式，就一直采用Yyn0联结方式。厂家从制造成本和使用习惯考虑，优先推荐Yyn0联结方式，有些选型资料里，只提供Yyn0联结方式，而不说明还可以是Dyn11联结。
很多设计人员，以为配电变压器只有Yyn0联结方式或认为Yyn0联结方式是常规方式总不会错。有的设计人员已经注意到这个问题，设计时已采用Dyn11联结，但厂家从以前的制造习惯出发，并未仔细看图样，经常图样上虽是Dyn11联结而实际却是Yyn0联结。验收时，往往并无设计人员参加，很多验收人员，又没有注意到这个问题。运行与设计间的信息脱节，也造成Dyn11联结推广较困难，运行人员往往不会将运行情况通知设计人员，采用Yyn0联结，运行中经常会导致电压不稳定，但只要不严重，往往无人过问，即使产生较严重的后果，运行人员也往往意识不到是联结组标号的问题。
6 后语
由上可见，使用新型配电变压器初期投资略大，但若干年后就能因节能收回成本，即使使用最先进节能的“16”型变压器，成本收回期也最多只有l0多年，更不用说环保效果了。一般一座10KV配电室使用年限起码在1O年以上，但因为大多数人节能意识不强，为节省初期投资而不愿使用节能先进的变压器，作为技术人员应做好节能产品的推广，用有说服力的数据去说服用户。
关键词：配电变压器、节能、干式变压器、联结组选择
世界能源日益紧张，节能已经成为全社会共同关注与研究的课题。节能不仅是经济上的考虑，同时对减少环境污染也有重要意义。配电变压器作为使用最为广泛的电力设施，数量特别巨大，对节能减排有着重要意义。
1 新型配电变压器节能原因
目前常用的新型配电变压器是S11型叠铁心变压器。S11型变压器采用的是外高磁化力的高导磁硅钢片，片厚为0.27mm，单位铁1W/kg；新S9型为普通硅钢片，片厚为0.35mm，单位铁损1.55W/kg。如果要使单位损耗进一步降低，就需进一步采用激光照射和机械压痕的措施，如日本采用激光照射的ZDKH冷轧取向硅钢片，片厚0.27mm为0.93W/kg，片厚0.23mm为0.85W/kg。硅钢片越薄，涡流的抵消效果越好，损耗越低。
为了降低损耗，硅钢片使用的厚度越来越薄。片形越薄，刚度越差，给叠积铁心造成困难，而卷铁心变压器适宜使用薄型硅钢片。因卷铁心几乎没有叠铁心的叠接接缝，减少了磁阻，因此空载损耗小。卷铁心变压器制作加工较困难(特别是630KV•A以上的变压器)，专用设备投资大，容量越小的，卷铁心优越性体现得越明显；容量越大的，卷铁心的优越性就越显现不出来。因此卷铁心产品尚不具备明显优势，近期不存在卷铁心变压器取代叠铁心变压器的趋势。但薄型高导磁取向硅钢片和非晶合金钢片的大量生产，卷铁心制造专用设备的研究成功，卷铁心变压器已被世界各国所重视，在将来有发展前途。
目前最节能的新型配电变压器是非晶合金铁心变压器，简称非晶变压器，铁心采用非晶合金卷制而成。非晶变压器的性能代号可达到l6，相对于9系列，可降低空载损耗80％。金属熔化后在高温下分子不按品格排列，缓慢冷却时，形成结晶态，急速冷却时来不及按晶格排列而成非晶态。制造非晶合金时，其冷却速度为105～107K/s。非晶合金由铁，镍、铬、钴等金属添加硼，碳、硅和磷等非金属组成。非晶合金磁化功率小，磁滞损耗小，涡流损耗小，比用硅钢片铁心的变压器空载损耗下降70%～80%。目前750KV•A及以下非晶配电变压器已进入了商品化的生产，制造商已有30多家。
非晶合金片厚度只有0.02～0.05mm，一般只适宜采用卷铁心结构。当变压器容量较大时，不适合采用卷铁心结构，应采用三相叠铁心结构，此时可预先将非晶合金若干片黏合起来。
2 新型配电变压器经济效果分析
配电变压器的损耗及目前市场价情况如表所示。因有些场所必须用干式变，不能因考虑经济而使用油式变，因此两者无法比较，只能是不同型号的油式变或不同型号的干式变之间作比较。
2．1 油式变之间比较
新建10KV配电室，SH16与S11比较(以较典型的400KV•A容量为例)。SH16比S11空载损耗减少0.41KW，负载损耗一样，电价按普通工业电计为0.78元/KV•h，每年因损耗减少节约电费0.41×24 ×365×0.78=2801(元)，SH16与S11价差18351元，收回成本年限为18351/
2801＝6.6(年)，因此变压器如要使用6.6年以上。单纯从经济方面考虑，使用SH16也是合算的，另外还有环境保护的意义尚未计算在内。再比较一下SH16－200与S11－200，收回成本年限为6.9年，SH16－800与S11－800比较，收回成本年限为6.4年，其他容量不一一列举了。
2．2 干式变压器之间比较
新建10KV配电室，SHC16与SC10比较(以较典型的400KV•A容量为例)。SHC16比SC10空载损耗减少0.6 KW，电价按普通工业电计为0.78元/KW•h，每年因损耗减少节约电费0.6×24×365×0.78＝4100(元)，SHC16与SC10价差40800元，收回成本年限为40800/4100＝9.9(年)，因此变压器如要使用9.9年以上。单纯从经济方面考虑，使用SHC16也是合算的，另外还有环境保护的意义尚未计算在内。再比较一下SHC－200与SC10－200，收回成本年限为12.4年，SHC－800与SC10－800比较，收回成本年限为10.2年，其他容量不一一列举了。
3 高燃点油变压器应用前景
目前广泛应用的绝缘液体仍然是矿物油系变压器，主要不足是其燃点较低，只有165℃ ，防火性能差。干式变压器完全防爆，但价格较高。高燃点油防火性能好，燃点达300℃以上，价格仅为干式变压器的0.6，性价比很高。高燃点油主要有 油、硅油、M油、 油和氟油等。最常用即性价比最高的是 油和硅油。 油可完全生物降解，对环境无污染，与硅钢片、铜线绝缘相容性好，燃点为308℃,在高燃点油里价格最便宜，应用前景很好。硅油燃点330℃，即使燃烧起来，产生的二氧化硅覆盖在表面，隔绝空气，自行熄灭，防火性比 油更好。硅油无毒性，但不能生物降解；硅油价格比 油略高，应用前景也较好。
本地区变压器选用时，有些不宜用普通油浸式变压器情况下，如大楼的底层设配电室，以前只要大楼非住宅非商务，变压器室门能开向室外，多采用普通油浸式变压器，自从2009年起，随消防防火等要求的提高，一致采用干式变压器。干式变压器的造价是油浸式变压器的两倍多，投资过大，如用在大楼底层，门又能开向室外的情况，采用高燃點油变压器，防火要求已足够，造价却仅为干式变压器的0.6，性价比高。但到目前为止，本地区还没有采用过高燃点油变压器，将来应试着采用。
4 干式变压器选用探讨
新型干式变压器目前常用的主要有两种，即环氧树脂烧注式(SC10)。用诺迈克纸作绝缘的敞开式干式变压器(SG10)。因绝缘材料耐热性能不同，SC10型绝缘耐热等级通常只能为F级(最高允许温度155℃)，SG10型绝缘耐热等级能做到H级(最高允许温度180℃)。干变如果铁心采用非晶合金材料，同样，空载损耗水平可达到15或1性能等级水平，与1O型变压器相比，空载损耗降低68%。
干式变压器冷却方式分为自然空气冷却和强迫空气冷却，干式变一般应安装温控强迫风冷，以能够过负载运行。环境温度20℃， 自然冷却油浸式变压器过负载50%情况下允许运行1.5h，干式变散热效果差，加装强迫风冷可以弥补不足，甚至过负载能力超过自然冷却的油浸式变压器。环境温度20℃。自然空气冷却时，干式变长时间过负载能力至多只能达到20%，加装温控强迫风冷后，可达到过负载能力50%。
SC型变压器使用历史较久，目前在干式变领域市场占有率达90%以上，但因环氧树脂无法降解。从环保角度来看，销毁绕组成了问题，而且SC型干式变其绝缘耐热等级一般只能达F级，过负载能力不如H级。用诺迈克纸作绝缘的新型SG10型变压器其绝缘耐热等级为H级，而且诺迈克纸可以进行无毒焚化处理，环保性好，防火防烟性能也比环氧树脂更好，因此发展很快，选用越来越多。有一点需要指出，SC10干变的负载损耗往往比SG10的略低，这是因为SG10的耐热等级高，绝缘允许温升高，因此高低压铜绕组的允许电流密度大于SC10的铜绕组，损耗相应略高。国家标准也正是综合考虑了允许温升、制造成本和损耗三个因素而制订出来的。国标中负载损耗包封式(SC10)比非包封式(SG10)略低，厂家根据国标生产，因此出现SG10负载损耗略高。国家标准是厂家参考的最低标准，如果厂家愿意提高成本，增加铜材，自然能生产出负载损耗更低的变压器。
5 配电变压器联结组选择探讨
随着时代的发展，人们对供电可靠性，电能质量要求越来越高。出现电能质量不高，如电压不稳定,电压偏移，谐波较严重等情况，一般只会想到是负荷较重。三相不平衡，用電设备产生谐波，而不会想到合理选用变压器的联结组，可以大大减轻电压偏移，抑制谐波。
配电变压器常用的两种联结组是Yyn0联结和Dyn11联结，首先谈谈两种联结组的优缺点：Yyn0联结有利于节约绝缘材料，制造简单，损耗略小，空载损耗低3.5%，负载损耗低4%，制造成本低10%。但Yyn0联结抑制谐波的能力差，三相负荷不平衡会使低压电网中性点偏移严重，二次侧单相短路电流小，不利于快速切除故障。Yyn0联结的变压器零序阻抗是Dyn11接线方式的4倍，因此不平衡电流产生的零序电压也达4倍，导致Yyn0联结的变压器电压偏移量明显高于Dyn11联结方式，Yyn0联结的中性线电流只允许额定电流的25%，而Dyn11联结方式可达75%，并且一相熔丝熔断时，Dyn11联结变压器另两相仍可运行。Dyn11联结有利于抑制高次谐波电流，一次侧接成三角形条件下，可在一次侧形成环流，不致注入公共电网。因零序阻抗原因，Dyn11联结的变压器单相短路电流为Yyn0联结的2倍，有利于切除低压单相短路故障。很多设计人员，并未注意到联结组这个问题，以前设计采用Yyn0联结方式，就一直采用Yyn0联结方式。厂家从制造成本和使用习惯考虑，优先推荐Yyn0联结方式，有些选型资料里，只提供Yyn0联结方式，而不说明还可以是Dyn11联结。
很多设计人员，以为配电变压器只有Yyn0联结方式或认为Yyn0联结方式是常规方式总不会错。有的设计人员已经注意到这个问题，设计时已采用Dyn11联结，但厂家从以前的制造习惯出发，并未仔细看图样，经常图样上虽是Dyn11联结而实际却是Yyn0联结。验收时，往往并无设计人员参加，很多验收人员，又没有注意到这个问题。运行与设计间的信息脱节，也造成Dyn11联结推广较困难，运行人员往往不会将运行情况通知设计人员，采用Yyn0联结，运行中经常会导致电压不稳定，但只要不严重，往往无人过问，即使产生较严重的后果，运行人员也往往意识不到是联结组标号的问题。
6 后语
由上可见，使用新型配电变压器初期投资略大，但若干年后就能因节能收回成本，即使使用最先进节能的“16”型变压器，成本收回期也最多只有l0多年，更不用说环保效果了。一般一座10KV配电室使用年限起码在1O年以上，但因为大多数人节能意识不强，为节省初期投资而不愿使用节能先进的变压器，作为技术人员应做好节能产品的推广，用有说服力的数据去说服用户。