摘要
本文计算并分析了变压器运行的损耗，从配电变压器的选型、负荷率的选择等方面探讨了其节能降耗措施；并对制浆造纸企业配电变压器选用方法提出了建议。
工业企业是我国能源消耗的大户，根据《国家能源局发布2018年全国电力工业统计数据
以某大型制浆造纸企业为例，10/0.69（0.4）kV的配电变压器共计装机52台，变压器安装容量为129000 kVA；以吨纸和吨浆综合耗电为1000 kWh计算，2018年我国的纸和纸板产量约1.0435亿
变压器是电网中运用最普遍的设备之一，贯穿于电力系统的发、输、变、配、用各个环节。在工厂变配电网络中，配电变压器的数量和总容量非常庞大。一般来说，从发电到用电需要经过3～5次的电压变换过程，在此过程中，变压器会产生各种损耗，包括有功损耗和无功损耗。
常见的变压器分为油浸式变压器和干式变压器，现阶段市场上常规10 kV电压等级的油浸式变压器主要有S9、S11和S13等系列；干式变压器有SCB9、SCB10、SCB11、SCB13、SCBH15、SGB9、SGB10、SGB11、SGB13和SGBH15等系列。
（1）S9系列变压器于20世纪90年代开始生产，采用优质的导磁、导电材料和新的结构，变压器铁芯采用三阶接缝结构，有效降低了空载损耗；线圈压紧采用层压木，增加了线圈端面的压紧面积，增强了产品的抗短路能力。
（2）S11系列变压器于2005年开始生产，变压器铁芯采用优质冷轧硅钢片叠积而成，且为多分层全斜接缝，降低了变压器运行时因接缝产生的漏磁损耗，高低压绕组采用无氧铜饶制。连续绕线充分利用了硅钢片的取向性，此工艺的改进大大降低了损耗，提高了功率因数，降低了电网线损。
（3）S13系列变压器于2010年开始生产，为三相卷铁心全密封油浸式电力变压器，是目前性能指标最优的节能型配电变压器产品。S13开口式立体卷铁心变压器是在S11卷铁心节能变压器的基础上推出的新产品，铁心呈三角形排列，铁心无接缝，在专用的设备上卷绕成型，大大减少了磁阻，空载电流减少了70%～85%，提高了功率因数，降低了电网损耗。卷铁心结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因夹紧所带来的性能恶化，空载损耗降低了20%～45%。同时，卷铁心自身是一个无接缝的整体，且结构紧凑，噪声水平降低了7～10 dB。
相对于油浸式变压器，干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。目前，干式变压器在国内电力领域发展中使用得越来越多。因冷却方式不同，可分为自然空气冷却干式变压器（AN）和强迫空气冷却干式变压器（AF）；因绝缘介质不同，可分为SCB系列环氧树脂浇注干式变压器（以环氧树脂为绝缘介质）和SGB系列绝缘非包封干式变压器（绝缘材料为诺麦克纸杜邦漆）；因铁芯材质不同，可分为硅钢片铁芯干式变压器（SCB、SGB系列）和非晶合金铁芯系列干式变压器（SCBH、SGBH系列）。SCB系列配电变压器是通过浇注工艺来制造的干式变压器，由于其具有无油、难燃、无污染、智能化、损耗低、安全、防爆、免维护、体积小、质量轻的特点，可直接深入负荷中心进行供电。
变压器损耗包括铁耗和铜
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式中，P0为空载有功损耗，kW；Pk为额定负载损耗，kW；β为平均负载系数；Kt为负载波动系数，1.05；KQ为无功经济当量，一般取0.1 kW/kVar；Q0为空载无功损耗，kVar；Qk为额定负载漏磁功率，kVar。
其中，Q0及Qk的计算见式(4)~
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式中，I0为空载电流百分比，%；Sn为变压器额定容量，kVA；Uk为短路电压百分比，%。
从
根据
由
众所周知，变压器效率为变压器输出功率与输入功率之比。运行效率反应了变压器的综合效率状况，工程中变压器的选取对配电系统的经济、节能运行有重要的影响。因此，通过计算变压器的运行效率和最佳运行效率，从而确定变压器的最佳负荷率，是选取变压器容量的一个重要步骤。中小型变压器效率应在95%以上。
当负载系数满足
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式中，β为平均负载系数；P0为空载损耗，kW；Pf为负载损耗，kW；η为变压器的效率；Sn为变压器的额定容量，kVA；cosϕ为变压器的功率因数。
可见，一定额定容量（Sn）的变压器的效率（η）除了与变压器本身的空载损耗（P0）和负载损耗（Pf）有关外，还与变压器的功率因数（cosϕ）和负载系数（β）有关。
以1台1600 kVA 10 kV的油浸式变压器为例，计算各负载率的变压器损耗，计算条件如
由
图1 效率和负载系数曲线关系图
（1）大中型制浆造纸企业用电负荷较大，由笔者参与的制浆造纸企业统计，用电负荷在40~120 MW。
（2）制浆造纸企业为全年340天即8160 h连续生产，用电负荷中连续负荷所占比例约为90%以上，在正常生产的情况下负荷波动较小。
（3）现阶段大中型制浆造纸企业多数电动机常采用690 V电压等级，减少了10（6） kV电压等级的电动机的数量，增加了配电变压器的数量。
配电变压器有油浸式和干式两种形式，其优缺点包括以下几方面。
制浆造纸企业的许多变电所布置在工艺车间的附跨建筑物内，受工艺车间操作层高度的影响，油浸式变压器室高度可能不满足通风的要求，需使用两个楼层；且油浸式变压器因为防火的要求，需设置单独的变压器室，占用建筑面积较大，增加了土建费用。干式变压器可以和低压配电屏放置同一房间内，房间高度无特殊要求。
变压器的发热量一般按变压器容量的1%~1.5%估算。干式变压器一般用干树脂绝缘，靠自然风冷，大容量变压器需风机冷却；如与低压配电室同一房间，且房间有温度要求时，空调通风系统需考虑变压器的发热量，增加了附加电耗。油浸式变压器靠散热器散热，在满足进出窗面积时，无需增加任何通风装置。
干式变压器基本没有着火的可能性，而油浸式变压器在故障时可能有油喷出或泄漏，造成火灾，故油浸式变压器需放置在单独的变压器室内，变压器室耐火等级应为一级，变压器下部应设有储油池，变压器房间的门也应为甲级防火门。
干式变压器主要是依靠变压器散热，超过额定电流时，变压器线圈过热无法散出，内部温度就会上升，如过载在变压器允许的范围内，只会影响变压器的使用寿命，如果超出变压器允许的范围，则有可能着火，甚至引发爆炸。因此，一般干式变压器应在额定容量下运行，而油浸式变压器过载能力比较好，允许过载时间较长。油浸式和干式变压器的过载能力如
中大型制浆造纸企业用电负荷较大，但就某制浆车间而言，690（400） V的变压器用电负荷约20000 kW，如按本文上述的公式和计算结果选择，变压器的损耗最小，但会增加变压器的数量。大型制浆造纸企业主要生产车间工作时长为24 h，330~340天连续运行，因此负荷波动较小。变压器负载系数选择在0.55~0.65之间，由
4.1 新建项目建议选择新型变压器，虽然S13型变压器售价比S11型变压器的售价约高20%，但超过部分的投资完全可将节省的电费作为补偿。
4.2 干式变压器虽然增加了采购成本，但与油浸式变压器相比，土建费用有所减少，有利于用于配电装置建筑物的布置，降低了火灾的可能性。但干式变压器与低压配电屏同室布置，变压器的发热量一般为变压器容量的1%~1.5%，且对室内温度有要求，需增加空调费用。
4.3 合理选用、配置和管理配电变压器在节能降耗方面具有巨大的潜力。随着电力负荷的增长，配电变压器的数量和容量也逐步增加。除了在制备变压器时采用新型节能材料和选用新型节能变压器以降低损耗外，还必须加强配电变压器的管理，充分挖掘配电变压器的降损措施。
参考文献
国家能源局发布2018年全国电力工业统计数据. http：//www.nea.gov.cn/2019-01/18/c_137754977.htm. [百度学术]
National energy bureau released in 2018，the national electric power industry statistics. http：//www.nea.gov.cn/2019-01/18/c_137754977.htm. [百度学术]
中国造纸协会.中国造纸工业2018年度报告［J］. 造纸信息，2019（5）：6. [百度学术]
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