摘要:依据最新的变压器能效国家标准，结合变压器运行的能效特性规律，科学地确定不同容量变压器的损耗率标准。提出依据变压器负载系数，合理配置其容量、科学评估其运行能效的方法，对于变压器的能效管理具有很好的指导作用。
关键词:变压器;损耗率标准;负载系数;能效
引言
配电变压器能效提升，可以通过制造、运行两个方面来实现。制造指的是通过降低配电变压器额定空载损耗和负载损耗实现变压器能效的提升，降低损耗可以通过选择损耗低的原材料、改进设计工艺或结构实现。运行主要针对在现有设备条件下，通过调节负荷率、调压、无功补偿、电压平衡等系统手段实现变压器能效的提升，并实现技术经济性最优。在两种能效提升的手段中，选择一台节能型变压器是基础，而实现经济运行则能最大限度地发挥节能变压器的经济效益。
1配电变压器能效标准的主要内容
1.1能效限定值
能效限定值是国家允许产品的最低能效值，低于该值的产品属于国家明令淘汰的产品。能效限定值在标准中属于强制性条款，是市场准入指标，等同于技术法规。在制定能效标准时，能效限定值一般规定在目前大多数企业正常设计和正常工艺控制下可以达到的能效水平，一般在标准发布半年后就开始实施。其作用是为了规范市场，为企业在市场竞争中不断提高产品能效建立一个公平的竞争环境。相关的配合节能政策有高耗能产品淘汰制度、强制标准监督检查、行业准入制度。
1.2节能评价值
节能评价值是节能产品或设备应达到的能效值，达到或高于该值的产品可以申请节能产品认证。它属于推荐性指标。节能评价值一般规定在我国目前比较先进的水平上，一般企业需采用新的材料，新的结构设计和新的加工工艺才可使产品提高到一个较高的能效水平。其作用是从产品的高效端进一步促进企业提高产品的能效水平，是开展节能产品认证和实施鼓励性节能政策的技术依据。相关的配合节能政策有节能产品认证、节能产品目录、鼓励性财政政策和政府采购政策。
2配电变压器能效标准对比
2.1美国变压器能效标准
美国制定耗能产品的节能标准起步较早。1996年美国电气制造商协会（NEMA）发布了配电变压器能效标准NEMATP1-1996《配电变压器能效确定导则》。1998年，NEMA发布变压器能耗的检测方法标准NEMATP2-1998《测量配电变压器的能耗标准测试方法》。美国能源部和环保署1998年共同发起了推广高效低损耗配电变压器的“能源之星变压器计划”。2002年，美国电气制造商协会发布NE-MATP1-2002。之后发布NEMATP1-2005。适用于一次侧电压34.5kV及以下的油浸式、干式、单相和三相配电变压器。NEMATP1-2002以变压器在一定温度和一定负载率下的效率来表示变压器：式中，P为负载系数，油浸式和中压干式配电变压器为0.5，低压干式配电变压器为0.35；kVA为额定容量（kVA）；NL为空载损耗（W）；LL为额定负载下的负载损耗（W）；T为负载损耗温度校准系数，指定参考温度（油浸式变压器为55℃，干式变压器为75℃）。温度系数：铜为234.5，铝为224.5。标准中规定了单相油浸式10kVA～833kVA配电变压器和三相油浸式15kVA～2500kVA配电变压器的效率值；规定了单相干式15kVA～333kVA低压（600V）配电变压器和三相干式15kVA～1000kVA低压（600V）配电变压器的效率值；单相干式15kVA～833kVA中压配电变压器和三相干式15kVA～2500kVA中压配电变压器的效率值。2007年，美国能源部发布文件号为EERE-2010-BT-STD-0048的配电变压器节能标准。该标准于2010年1月1日实施，适用范围包括油浸式和干式、单相和三相配电变压器。标准中规定了三相油浸式配电变压器15kVA～2500kVA的效率值，为2010年1月至2016年1月实施的油浸配电变压器联邦节能标准。标准中还规定了更高要求的三相油浸式配电变压器效率值，2016年1月起实施。
2.2日本变压器能效标准
JISC4304-2005《6kV油浸式配电变压器》和JISC4306-2005《6kV密封绕组式配电变压器》都是日本配电变压器能效标准。标准中规定了一定负载率（40%或50%）下配电变压器的总损耗。总损耗的计算公式为：式中，m为标准负载率，额定容量500kVA及以下为40%，额定容量500kVA以上为50%。负载损耗为参考温度下额定容量时的负载损耗（W）。油浸式变压器参考温度75℃；密封绕组式（干式）变压器参考温度为95℃（B级）；115℃（F级）；140℃（H级）。温度系数为铜235；铝225。日本三相配电变压器的总损耗限值见表1。
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2013年，日本发布了工业标准JISC4304-2013和JISC4306-2013，代替了JISC4304-2005和JISC4306-2005中的领跑者标准目标值。新标准中规定了6kV级单相50Hz和60Hz、10kVA～500kVA配电变压器和6kV级三相50Hz和60Hz、20kVA～2000kVA配电变压器的总损耗限值。2014年为新版配电变压器能效领跑者标准的达标年，油浸配电变压器的总损耗不得超过JISC4304-2013限值，密封绕组式（干式）配电变压器的总损耗不得超过JISC4306-2013限值，允许的偏差为+10%。新标准的总损耗限值与第二版领跑者标准公式计算的目标值基本一致。部分三相配电变压器的总损耗限值如表2所示。
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3变压器能效提升的其他方式
3.1无功补偿
在配电网系统中有大量感应电动机和其他感应电气设备，这些设备在运行过程中除了消耗配电网有功电能外，还需要一定量的无功功率维持系统电磁平衡。配电网中无功容量的减少,势必会导致整个系统功率因数值较低，从而增加了配电变压器的系统能耗，增大了电能损失。采用SVC、SVG等无功补偿装置，可以对配电网系统无功进行实时补偿，从而实现配电网区域无功的动态平衡，使配电网负载电流降低，减少变压器的有功损耗和无功损耗，达到节能降耗的目的。在配电变压器允许电压偏差范围内，选用调压与补偿电容器相结合的无功调节措施方案，可以实现配电变压器峰谷运行工况条件下的逆调压节能运行需求。此外，控制运行电压、避免过负荷都是有效避免变压器损耗增加的有效手段。
3.2削峰填谷实现经济运行
所谓削峰填谷，就是将负载曲线高峰负载时段的部分负载调整到低谷负载时段，即要求用户按负载变化规律，让部分用电设备躲过系统负载高峰，而在系统低谷时段运行。削峰填谷的主要作用是合理利用国家电力资源，充分利用发电、供电设备能力，提高发电、供电、用电部门经济效益；也是缓解电力供需矛盾、实现均衡用电的重要手段之一。同时还能够减少电力线路、电力变压器等供电设备的有功损耗和无功消耗（降低综合功率损耗），具有节电的作用。削峰填谷也是调整负载曲线，是提高负荷率的一种特例。
结语
电网中运行的变压器数量是巨大的，同时节能潜力也非常大。只有明确节能型变压器标准，掌握变压器容量的科学选配，依托电能量采集系统等技术手段，准确管控变压器运行负载系数，科学评估其运行状态，实时调整配变容量，始终保持变压器处于经济运行的高能效状态，则可带来巨大的降损效益。
参考文献
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