一、概述

　　我國配電變壓器通常是指電壓為35kV和10kV及以下、容量為6300kVA以下直接向終端用戶供電的電力變壓器。目前全國網(wǎng)上運行的配電變壓器總電能損耗約為411億kWh，約占2000年我國總發(fā)電量的3.16%。盡管配電變壓器已是高效率的設備(95-99%)，但由于其數(shù)量巨大和空載耗電的固定性，變壓器效率即便有微小的改進也能獲得相當大的能源節(jié)約和減少溫室氣體的排放，因此其本身存在著巨大的節(jié)能潛力。

　　90年代后期，由于受到城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程的拉動，電力變壓器行業(yè)保持了良好的發(fā)展勢頭。根據(jù)最新的調(diào)查統(tǒng)計(2000年數(shù)據(jù)),全國在用變壓器總容量為27億5千萬千伏安。在網(wǎng)上運行的35千伏和10千伏配電變壓器總容量為14億零3百萬千伏安,其中役齡超過20年的'64'和'73'系列高損耗變壓器的總容量為2億3千8百萬千伏安(參見表1)。這些變壓器是按照六、七十年代標準設計的產(chǎn)品，損耗非常高，如果花一定投資用S11去替換老舊變壓器，必定會獲得很大經(jīng)濟效益。依不同容量的計算，購置 S11變壓器去替換老舊變壓器的投資回收年一般只需2~3年(未計舊變壓器回收費和拆裝費條件)，其節(jié)能潛力巨大。值得一提的是，城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程所選用的油浸式配電變壓器設備已經(jīng)全部實現(xiàn)了由S7型向S9型的轉變

　　二、變壓器發(fā)展趨勢及產(chǎn)品特點

　　隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和科技的不斷進步，新材料、新工藝的廣泛應用，新的低損耗配電變壓器相繼開發(fā)成功。國內(nèi)許多變壓器制造廠商投入了大量資金引進國外先進的制造技術及設備，不斷研制開發(fā)低損耗變壓器和各種結構形式的變壓器，如油浸變壓器已出現(xiàn)了比新S9系列更節(jié)能的S10、S11系列，新型干式變壓器的SC9系列以及非晶合金鐵心等低損耗產(chǎn)品都顯示了我國配電變壓器的節(jié)能潛力。

　　1、卷鐵心配電變壓器(S11型)

　　這種變壓器早在60年代已為一些發(fā)達國家所采用，近年來也在我國逐漸推廣, S11型卷鐵心變壓器適用范圍廣，性能水平優(yōu)于S9型變壓器，節(jié)約能源且經(jīng)濟指標適中，與S9型變壓器相比，具備以下優(yōu)點：

　　● 空載損耗平均降低30%，空載電流平均下降70%;

　　● 變壓器噪音水平下降7-10dB，減少了對城鎮(zhèn)的噪音污染。

　　2、單相配電變壓器的使用

　　美國等世界多數(shù)國家早已在居民低壓配電的單相三線制系統(tǒng)中使用，對降低低壓配電損耗意義重大，這方面已有較多論著。變壓器多為柱上式，便于安裝并靠近負荷中心，通常為少維護的密封式。與同容量三相變壓器相比，空載損耗和負載損耗都小，有效材料用量也少，價格低20~30%。我國在個別地方試改制后頗受用戶歡迎。

　　3、非晶合金配電變壓器

　　自1979年美國聯(lián)信公司發(fā)明非晶片至今，在全世界范圍作為樣品研制和少量生產(chǎn)使用，非晶合金配電變壓器的空載損耗比硅鋼片的下降70~80%，但至今未全面推廣使用的根本原因是價格較高。1998年上海置信公司引進了美國GE公司的非晶合金鐵心變壓器的制造技術，其生產(chǎn)的SH-M型非晶合金鐵心密封式變壓器額定容量在50~2500kVA之間，空載損耗在34~700W之間，負載損耗在870~21500W之間，空載電流在0.5~1.5%之間，短路阻抗在4~4.5%之間。

　　4、干式配電變壓器

　　由于結構簡單、維護方便、防火阻燃、防塵等特點，被廣泛應用在對安全運行有較高要求的場合。以前干式配電變壓器用量較少，近年來發(fā)展很快，目前已約占配電變壓器總容量的20% 左右，部分大城市已占到50%。

　　* 環(huán)氧樹脂干式變壓器在國內(nèi)取得了很大的發(fā)展。目前國內(nèi)能生產(chǎn)最高電壓35kV最大容量20000kVA的環(huán)氧樹脂干式變壓器。SC9型為干式新型節(jié)能變壓器，損耗比老式產(chǎn)品大大降低，比老SC8干式變壓器空載損耗平均降低87.52%、負載損耗平均降低10.27%; 對比S9油浸式空載損耗平均降低17.34%、負載損耗平均降低23.88%。另外變壓器噪音水平也顯著降低。我國和歐洲多使用這一類型干式變壓器。

　　* 浸漬式干式變壓器(或稱做Nomex紙型)是干式變壓器應用最早的一種結構，發(fā)展為敞開式通風干式變壓器(OVDT)，繞組層間、匝間絕緣采用聚脂纖維紙或聚芳胺合成紙(NOMEX紙)。這種結構的繞組經(jīng)真空壓力浸漆(VPI)工藝處理后有足夠的承受短路能力。因為Nomex紙耐溫等級為C級(220℃)，是耐高溫絕緣材料，具有阻燃、防潮及優(yōu)良環(huán)保特性，允許長時間大負荷過載，運行可靠性較高。目前這種變壓器占美國市場干式變壓器的85%。

　　5、箱式變壓器

　　又稱高低壓預制式變電站。大部分功能部件與變壓器器身均浸入變壓器箱內(nèi)，由變壓器制造廠生產(chǎn)。變電站靠近負荷中心，可降低線損，也屬于節(jié)能配電變壓器之列。

　　綜上所述，配電變壓器的發(fā)展趨勢應是：

　　1) 低損耗，尤其較低的空載損耗;

　　2) 低噪聲，尤其空載噪聲要低;

　　3) 全密封，使變壓器油不與外界空氣接觸，滿足免維修要求;

　　4) 保護裝置裝入油箱中;

　　5) 能滿足環(huán)網(wǎng)供電要求，低壓側能多路輸出;

　　6) 無外露帶電部分，使用安全。

　　采用非晶鐵芯的組合式配電變壓器是理想的發(fā)展方向。目前適合國內(nèi)需求的產(chǎn)品是節(jié)能的S9型及S11型配電變壓器。對有防火要求的場所而言，可采用環(huán)氧樹脂繞注的干式配電變壓器。

　　三、重點用電行業(yè)中配電變壓器的節(jié)能潛力

　　重點用電行業(yè)變壓器老化嚴重。五個重點用電行業(yè)，即鋼鐵、水泥、化肥、氯堿、電解行業(yè)的配電變壓器總保有量為87,607臺，總容量為18,225.5萬千伏安(參見表2)。其中，役齡超過20年的'64'和'73'系列高損耗配電變壓器的總容量為2,204萬千伏安。大型企業(yè)中變壓器老化嚴重，'64'和'73'系列高損耗變壓器平均約占總量的29%(參見表3)。但是，過去5年中這些老舊高損耗配電變壓器的替換水平平均每年僅有1.5%,遠遠落后于老化速度。而未來5年計劃的替換水平平均每年僅有0.4%。

　　重點耗電行業(yè)的一個共同特征是：變壓器分布呈集中化、規(guī)模化狀態(tài)。雖然大型企業(yè)占行業(yè)企業(yè)數(shù)的1～3%，但產(chǎn)量、變壓器保有量卻達到全行業(yè)的30%左右。單個重點大型企業(yè)與小企業(yè)的變壓器保有量相差在百倍以上。

　　從行業(yè)的生產(chǎn)集中程度看：除水泥行業(yè)外，其他幾個重點耗電行業(yè)的集中程度均很高，以電解行業(yè)為最。少數(shù)大中型企業(yè)在產(chǎn)量、產(chǎn)值、變壓器保有上占絕對的多數(shù)。

　　水泥行業(yè)電力成本約為20%左右，較其他行業(yè)25%以上的水平相對偏低。企業(yè)規(guī)模相對分散，變壓器的分布比較分散，大企業(yè)沒有絕對優(yōu)勢，但由于企業(yè)數(shù)量大，導致總的保有量大。

　　由于老舊變壓器擁有量大，大型企業(yè)將是替換老舊變壓器的主要受益者。與新型的S9變壓器相比，役齡超過20年的'64'和'73'系列平均每千伏安容量每年比S9系列多耗電70度以上。如果用S9系列變壓器替換這些'64'和'73'標準的老舊變壓器，以上5個重點用電行業(yè)每年可節(jié)電15.428億度。這些工業(yè)企業(yè)每年可因此而共降低成本7.7億元。替換老舊變壓器后，5個行業(yè)中每個大型企業(yè)的平均每年節(jié)能收益如下：電解行業(yè)大型企業(yè)-519萬元;化肥行業(yè)大型企業(yè)-167萬元;水泥行業(yè)大型企業(yè)-61萬元;氯堿行業(yè)大型企業(yè)-173萬元;鋼鐵行業(yè)大型企業(yè)-472萬元。

　　替換老舊高損耗變壓器，不僅能給變壓器用戶企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，還能帶來一系列社會效益。在環(huán)境效益方面，因節(jié)電可降低發(fā)電廠的二氧化碳排放量127萬噸;可為變壓器工業(yè)增加產(chǎn)量45%，增加產(chǎn)值1.47億元;為電線電纜行業(yè)增加產(chǎn)值5.51億元;為硅鋼片制造業(yè)增加產(chǎn)值3.3億元;為化學工業(yè)增加產(chǎn)值8800萬元。對國民經(jīng)濟的直接拉動共11.16億元。

　　四、節(jié)能型變壓器的推廣政策及標準

　　1996年美國電氣制造商協(xié)會公布了NEMA TP-1標準。該標準規(guī)定了不同容量的變壓器的最低能效值。依照該標準選購變壓器，能夠減少能源損失50%。從目前來看，盡管該標準存有一定的局限性，但它畢竟為今后完善變壓器標準提供了基礎。該標準的實施得到了美國能源部的大力支持。為了使美國的電力企業(yè)對所采購的變壓器做出合理的判斷，美國電氣制造商協(xié)會依據(jù)NEMA TP-1標準給出了一種特有的經(jīng)濟分析方法--總擁有費用法(TOC)。總擁有費用法是一種評價變壓器能源效率比較全面的方法，根據(jù)比較不同價格和不同效率水平的變壓器的總擁有費用，按照總擁有費用最低來選擇變壓器。該方法已經(jīng)成為了美國的工業(yè)標準，目前有80%多的電力投資者都按TOC方法來評估所采購的變壓器。

　　美國能源部和環(huán)保署于1998年共同發(fā)起了推廣高效低損耗配電變壓器的“能源之星變壓器計劃”。該計劃是一項鼓勵電力企業(yè)在配電系統(tǒng)中采用高效低損耗配電變壓器的自愿節(jié)能計劃。通過采用高效低損耗配電變壓器，可以使能源成本降低1.5美分/千瓦時，而發(fā)電成本平均降低3美分/千瓦時。與其它提高能效及環(huán)保的計劃相比，該計劃只需較少的投入便可以達到提高效率和競爭能力的目的。