绿电谈 | 绿色变压器——常见种类与高可靠性优势
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发布时间：2024-09-29 18:34
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时间：2024-10-31 18:00
配电网中的核心设备——变压器，承担着电网和用电的双重“源头”和核心作用，在迈入低碳新时代的今天，节能已经是一个广为接受并列入规范的基础要求。对于变压器的节能，综合评价方法已有，主要是评价其综合能效指标等，但对于绿色变压器，目前尚无统一的评价标准，因为还涉及到材料、排放等一系列问题。本文我们就来聊一聊变压器的绿色、节能的事儿。从传统的节能变压器到下一步的绿色变压器，可以预计是电力行业的一次巨大进步与发展。
节能变压器
我们先来了解一下之前我们常说到的节能变压器都有哪些，目前称为节能型变压器的，一般主要有：
1) 卷铁心配电变压器（S11型） 该类变压器在60年代已被一些发达国家所采用，近年来在我国逐渐推广，在国家电网第二期农网改造中尤为突出。
卷铁心变压器的优点：降低变压器空载损耗约10—25%，依变压器容量而变；降低空载电流，一般为叠片铁心的50%；变压器噪音水平显著降低，小型变压器可做到37—42dB，减少了对城镇噪音污染。
2) 单相配电变压器（D10型） 此类变压器多为柱上式，便于安装并靠近负荷中心，通常为少维护的密封式。与同容量三相变压器相比，空载损耗和负载损耗都小，有效材料用量也少，价格低20—30%。
3) 非晶合金配电变压器 据相关资料显示，非晶合金配电变压器的空载损耗比硅钢片的下降70—80%，至今全面推广相对慢些，根本原因是价格稍偏高些。
4) 干式配电变压器 由于结构简单、维护方便、防火阻燃、防尘等特点，被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合。主要有两类产品；环氧树脂干式变压器和浸渍式干式变压器（或称为Nomex型）。
5) 箱式变压器：暂不详述。
节能型变压器的规格型号:
① 按电压等级分：1000KV、750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、66KV、35KV、20KV、10KV、6KV等。
② 按绝缘散热介质分：干式变压器、油浸式变压器。其中干式变压器又分为：SCB环氧树脂浇注干式变压器和SGB10非包封H级绝缘干式变压器。
③ 按铁芯结构材质分：硅钢叠片变压器、硅钢卷铁芯变压器、非晶合金铁芯变压器。
④ 按设计节能序列分：SJ、S、S9、S11、S13、S15
⑤ 按相数分：单相变压器、三相变压器
⑥ 按容量来说，我国现行变压器的额定容量是按照R10优先系数，即按10的开10次方的倍数来计算：50KVA、80KVA、100KVA、125KVA、160KVA、200KVA、250KVA、315KVA、400KVA、500KVA、630KVA，800KVA、1000KVA、1250KVA、1600KVA、2000KVA、2500KVA、3150KVA、4000KVA、5000KVA等。
节能变压器优点和缺点
优点： 1）节电数量大，是缓和电力供需矛盾的有力措万他 2）节约费用，增产值 3）与普通变压器相比具有先进性和现实性 4）使用调容变压器可以提高负载率，设备小型化，减少占地和投资，操作简便，节省原材料，简化工艺。
缺点：在我国相对来说,节能变压器在我国面临着诸多的困难。主要表现：一方面是节能变压器的强烈市场需求推动；另一方面是目前节能配电变压器市场散乱的现状。加上入行门槛低、企业良莠不齐、缺少界定与标准、技术瓶颈、价格高昂、补贴力度不够等等因素的制约，导致我国节能变压器推广缓慢。
绿色变压器
由于配电网在现代能源体系中起着枢纽作用，而变压器是电力系统中最重要的设备，是电网的“心脏”。随着国家双碳导向的深入，供配电行业的绿色也尤为重要，所以变压器作为这个体系的“绿源”，不但需要不断地创新技术和材料，开创更加绿色低碳的产品，也必须同时提升安全的高可靠性能。可靠性是“绿源”之本。
为保证这些，除了不断提高其能效之外，一般至少需要确保在以下几个基础方面的持续提升：
1）加强运行管理维护外；
2）变压器自身安全可靠、无设计与制造缺陷；
3）不发生触电、短路、燃烧爆炸等事故；
4）防火防水，较强的过载能力和足够的抗短路能力；
5）故障率较低；等等。
尤其在电力新能源高速发展的今天，变压器更是成为可靠性对于产品质量的提高具有至关重要的作用。通过配电变压器，可以将煤炭、石油、天然气、核燃料、水能、海洋能、风能、太阳能、生物质能等所发出的电，转换、配送给不同电压等级的配电网、用电网，作为这一环节的关键节点，变压器必须满足“安全、可靠、节能，环保”的要求。
城市民用建筑行业，对可靠安全、电磁兼容、环境噪声等方面要求高；民用建筑变电所很多设置在地下室或超高层建筑的避难层，对变压器的小型化、低噪音、防火等绿色环保、高效节能、安全可靠的要求较强烈；而新兴行业的数据中心，还有城市轨道交通、隧道等，变压器安全可靠尤为重要；
可见，除了“绿色”外，可靠性对于产品质量的提高具有至关重要的作用。
典型绿色变压器：
这里梳理列出目前常见的几种典型绿色变压器，并简述一下它们各自的高可靠性的优势体现。
（1）立体卷铁心变压器：该类变压器具有节能、节材、环保方面的优异特性，同时在安全可靠性（解决温升、过载能力、抗短路能力等）也有较大提升。已被国家电网大量使用。目前技术也在不断进步，发展进步迅猛，包括从小容量低电压向大容量高电压，正在将变压器的安全可靠性提升到全新水平。国内代表品牌比如海鸿电气。
（2）天然酯（植物绝缘油）变压器：其在保证正常寿命的同时，有良好过负荷能力，且防火安全性更高，适用于城市人员密集区，以及重大项目供电。加之，当前，随着天然酯（植物绝缘油）变压器的应用，过去变压器可燃、可爆和环境污染的风险极大降低，为公共电网安全运行提供了新方案。
（3）硅橡胶干式变压器：绝缘性能、环境适应能力、超负载能力等近几年都提升明显，而且还解决了困扰传统变压器的局放问题，安全可靠性和环境适用性提升不少。国内代表品牌比如上海正尔科技。
绿色低碳变压器的评价
对于如何让评价变压器的绿色低碳属性。因为绿色低碳是近年来的新政策，相关产品和系统的评价方法、机制都在摸索之中。针对变压器，目前没有明确的绿色低碳变压器定义，更没有具体相关的直接评价标准。
行业同行们现在也有采用下面这个推荐标准的，为大家提供一个绿色低碳变压器的评价思路，即：
《GB/T 40092-2021生态设计产品评价技术规范》于2021年5月21日发布，2021年12月1日起执行。标准中规定了变压器生态设计产品的定义和评价指标等等。对于绿色低碳变压器的评价，其中的思路和理念值得我们借鉴。
生态设计是考虑产品在全寿命周期内，考虑产品的属性，力求最小程度地减少资源消耗及降低对环境的影响。其评价指标和逻辑如下。
一级指标分为：资源属性、能源属性、环境属性和产品属性。
资源属性的二级指标主要考虑原材料，包含包装材料。可回收、降解率高、不含有害物质的材料将让变压器具有良好的资源属性。
能源属性主要包含产品能效和使用寿命等。
环境属性主要考虑电磁兼容、噪声和环境排放等。
产品属性可分为可靠性和安全性等多个二级属性。
《GB/T 40092-2021》针对每一个二级指标都给出了一些参考，比如环境属性的噪声，标准都给出了评价机制，依据标准和参考意见。
绿色低碳变压器是行业的发展方向，其评价标准将快速发展，《GB/T 40092-2021》给我们提供很有价值的思路，希望大家可以从中得到启发。
当然，绿色低碳变压器的评价还在路上，比如，如何比较两种属性的重要性，如何评价两类不同变压器的绿色低碳等级，等待。这些仍需要行业专家、大咖们的继续努力，期待早日出台。
OK，关于绿色变压器的话题，本期先聊到此！谢谢大家！也欢迎对此话题感兴趣的朋友留言发表你的看法和思考。
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