電力傳輸系統(tǒng)中，變壓器是電力傳輸回路中的重要設(shè)備之一，盡管變壓器設(shè)備本身的效率可以達(dá)到很高，但是由于變壓器設(shè)備的容量普遍是發(fā)電或者傳輸電力容量的數(shù)倍以上，同時在電力傳輸回路中會存在多級變壓器傳輸，因此實際上變壓器所造成的損耗往往可以占到整個電力傳輸回路損耗中的17%至20%，因此，對電力系統(tǒng)中變壓器節(jié)能進(jìn)行分析探討，對電力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計具有重要的意義。

　　1.選用新型節(jié)能變壓器

　　現(xiàn)代建筑中推廣使用的S10、S11型號變壓器與傳統(tǒng)的S7型號變壓器相比，變壓器空載損耗要高出70%以上，而且負(fù)載損耗也要高出20%以上。西方發(fā)達(dá)國家的配電網(wǎng)中廣為使用的非晶合金變壓器，是當(dāng)今世界上最節(jié)能的配電變壓器。據(jù)了解，非晶合金變壓器的空載損耗僅為S9型變壓器的20%，而負(fù)載損耗與其相同。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)電網(wǎng)中已有15000臺非晶合金變壓器在網(wǎng)上運行。因而大力推廣非晶合金變壓器的使用，對提高建筑電氣系統(tǒng)的電能使用效率具有非常大的意義。

　　2.合理配置變壓器

　　一般電力變壓器的空載損耗和短路損耗之比大約在1/4～1/3之間，因此，當(dāng)變壓器負(fù)載率在50%～70%時，變壓器的運行效率最高。故應(yīng)根據(jù)配變所供負(fù)荷的特點，計算負(fù)荷變化的范圍，在同時考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩因素的前提下，合理地配置變壓器的容量及臺數(shù)，這樣既可減少基本電費，提高運行效率，又能降低變壓器損耗。對于季節(jié)性負(fù)荷較強的地區(qū)，如果配變處于輕載的時間較長，其空載損耗將成為電能損耗的主要部分。因此，在這類地區(qū)宜采用空載損耗小非晶合金變壓器.

　　3.變壓器經(jīng)濟(jì)運行區(qū)的確定

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13462—1992《工礦企業(yè)電力變壓器運行導(dǎo)則》提出了變壓器經(jīng)濟(jì)運行的概念.按綜合功率確定變壓器經(jīng)濟(jì)運行區(qū)的方法，變壓器在額定負(fù)載條件下的運行應(yīng)屬經(jīng)濟(jì)運行區(qū)。因此，經(jīng)濟(jì)運行區(qū)的上限值定為β= 1，經(jīng)濟(jì)運行區(qū)的下限值所對應(yīng)的損耗率如圖1所示，與額定負(fù)載損耗率相等。在經(jīng)濟(jì)運行區(qū)運行時，其損耗率要低于額定負(fù)載損耗率，即變壓器在經(jīng)濟(jì)運行區(qū)間的效率要高于變壓器在額定負(fù)載下的運行效率。

　　3.1 變壓器經(jīng)濟(jì)運行區(qū)的確定

　　根據(jù)規(guī)范GB/T13462—1992知變壓器綜合功率損耗率表達(dá)式為：

　?。?）根據(jù)式（1）可獲得配電變壓器綜合功率損耗率的特征曲線如圖1所示。

　　從圖1可知，配電變壓器綜合功率損耗率與負(fù)載率β間不是完全遞增或遞減函數(shù)關(guān)系，GB/T13462—1992A認(rèn)為額定負(fù)載下運行就是配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行工況區(qū)的上限值，即β=1時，配電變壓器的功率損耗率可表示為

　　（2）當(dāng)配電變壓器處于任意負(fù)荷率 條件下，其綜合功率損耗率可表示為

　?。?）由于 ，聯(lián)合式（2） 和式（3） 可獲得的關(guān)系式為

　　（4）由于存在 ≥ 和 ≥ 關(guān)系，所以式（4）可簡化為：

　?。?）將變壓器空載損耗、負(fù)載損耗等特性參數(shù)值代入式（8）中，可獲得變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行最低下限值：

　?。?）即配電變壓器經(jīng)濟(jì)運行區(qū)域的負(fù)載率 滿足 ≤ ≤1的關(guān)系。

　　3.2變壓器經(jīng)濟(jì)運行區(qū)的優(yōu)選運行段

　　GB/T13462—1992A《工礦企業(yè)電力變壓器運行導(dǎo)則》中規(guī)定，變壓器經(jīng)濟(jì)運行區(qū)優(yōu)選段的上限值選定為0.75，因此，可將配電變壓器運行工況區(qū)域劃分為最佳節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行區(qū)域、經(jīng)濟(jì)運行區(qū)、以及最惡劣運行工況區(qū)3 類，劃分情況如圖2所示。

　　配電變壓器綜合功率運行工況區(qū)域范圍具體劃分為：

　?。?）最佳節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行工況區(qū)（變壓器選型設(shè)計優(yōu)選段）： < <0.75

　?。?）經(jīng)濟(jì)運行工況區(qū)： < <1。

　　（3）非經(jīng)濟(jì)運行工況區(qū)：0< < 。

　　按照相同分析方法，可對變壓器有功功率和無功功率損耗分析進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運行區(qū)劃分。

　　4.保持配電變壓器三相負(fù)荷實時平衡

　　當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷處于不平衡狀態(tài)時，會造成變壓器三相電流的不平衡。由于變壓器某相繞組中負(fù)荷電流過大，導(dǎo)致該繞組的銅損增加，變壓器損耗增大，最大不平衡時的銅損是平衡時的3倍。在三相負(fù)荷不平衡運行下的變壓器，必然會產(chǎn)生零序電流，而變壓器內(nèi)部零序電流的存在，會在鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，這些零序磁通就會在變壓器的油箱壁或其他金屬構(gòu)件中構(gòu)成回路，且在流經(jīng)銅皮、變壓器鐵心夾件等部件時發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，增大變壓器內(nèi)部雜散損耗。

　　因此，在高層樓宇建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計、施工及后期運行維護(hù)過程中，應(yīng)保持變壓器運行時其三相負(fù)荷長期處于近似平衡工況。大容量單相電氣設(shè)備，應(yīng)設(shè)專用單相變壓器，并直接接在供配電系統(tǒng)的高壓網(wǎng)絡(luò)上；同時采取相應(yīng)無功補償及消諧裝置，提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)，保證建筑電氣供配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的高效運行。

　　6. 結(jié)語

　　在能源日益緊張的情況下，如何實現(xiàn)建筑物中變壓器的節(jié)能正成為每位電氣工程師師必須考慮的熱點問題，因此，在設(shè)計時盡量選用節(jié)能變壓器，并且合理配置變壓器，努力確保變壓器運行在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運行區(qū)間，并盡力保持變壓器三相負(fù)荷平衡，這些措施必將對變壓器的節(jié)能運行起到重要的意義。