電力變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，是保證供電可靠性的基礎(chǔ)。隨著整個國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對變壓器的需求將繼續(xù)增加。然而，隨著電力變壓器裝機(jī)量的增加，其自身消耗的能量也越來越大，這與中國倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)能社會不一致。因此，影響變壓器損耗主要有3個因素：空載損耗，負(fù)載損耗，雜散損耗，那么這幾個因素該如何降低？

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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一、降低空載損耗的方法

空載損耗是變壓器的重要參數(shù)，占變壓器總損耗的20%~30%。為了減少空載損耗，必須減少鐵芯總量、單位損耗和工藝系數(shù)。減少空載損耗的主要方法如下:

(1)采用高導(dǎo)磁硅鋼片和非晶合金片。普通硅鋼片厚度0.3~0.35mm，損耗低，可使用0.15~0.27mm。同時，如果采用階梯堆積，鐵損可減少8%左右。激光照射、機(jī)械壓痕和等離子處理可以減少高導(dǎo)磁硅鋼片的損耗。非晶合金片和含硅量為6.5%的硅鋼片，其渦流損耗小于普通高導(dǎo)磁硅鋼片。

(2)降低工藝系數(shù)。工藝損耗系數(shù)與硅鋼片材料、沖剪設(shè)備是否退火、夾緊程度等諸多因素有關(guān)。合理調(diào)整沖剪設(shè)備的刀具精度也很重要。

（3）改進(jìn)鐵芯結(jié)構(gòu)。鐵芯不沖孔，不綁扎玻璃膠帶，端面涂固化漆，相間用高強(qiáng)度鋼帶綁扎。連接心柱兩側(cè)上下夾件的拉板采用非磁性鋼板。大容量鐵芯片不涂漆，以提高填充系數(shù)和冷卻性能。鐵芯兩軛采用強(qiáng)壓工裝和粘合劑，成為一個堅(jiān)固、平整、垂直、精度高的整體。減少鐵芯的搭接寬度可以減少損失。每減少1%的搭接面積，空載損失將減少0.3%。鐵芯中不同品牌的硅鋼片會消耗能量，因此應(yīng)少混或不混。

(4)減少鐵心窗的尺寸。將繞組不變匝絕緣（厚度）改為變匝絕緣。例如，根據(jù)沖擊電壓分布12萬/110變壓器，高壓繞組一端和調(diào)壓段的匝絕緣厚度為1.35mm，其他段為0.95mm。因此，在減小窗口尺寸后，降鐵重量為1.67%。在安全的前提下，合理縮小高、低主空道之間的距離，減少餅間油道，縮小相間距離，加強(qiáng)絕緣處理（加角環(huán)、隔板等）。繞組采用半油道結(jié)構(gòu)，縮短了心柱的中心距離、鐵重和鐵損。

(5)設(shè)計(jì)無共振鐵芯。鐵芯的共振頻率設(shè)計(jì)在合適的頻率段，使其無法產(chǎn)生強(qiáng)共振，對降噪效果明顯，可以節(jié)約為降噪而使用的能源。

（6）采用卷鐵芯變壓器和立體鐵芯變壓器。卷鐵芯比傳統(tǒng)的疊片鐵芯少4個尖角。連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的定位，采用了退火工藝，減少了附加損失。對于R型卷鐵芯，截面占空系數(shù)接近100%。三維鐵芯的軛呈三角形，比平面卷鐵芯的軛重減輕25%。這些因素表明，卷鐵芯和三維鐵芯更節(jié)能。

二、降低負(fù)載損耗的方法

負(fù)載損耗占總損耗的70%~80%，包括繞組直流電阻損耗(基本損耗)、導(dǎo)線渦流損耗、繞線間環(huán)流損耗、導(dǎo)線損耗和結(jié)構(gòu)件(如夾板、鋼壓板、箱壁、螺栓、鐵芯拉板等)。).減少負(fù)載損失的主要方法如下:

(1)限制漏磁造成的附加損失。計(jì)算安匝平衡，根據(jù)結(jié)果調(diào)整安匝；繞組采用低-高-低或高-低-高排列；限制扁線的寬度和厚度；根據(jù)磁場選擇最合適的換位方法；使用換位導(dǎo)線或組合導(dǎo)線。

(2)縮小主絕緣和縱絕緣結(jié)構(gòu)的尺寸。高壓繞組采用等沖擊電壓梯度分布技術(shù)，可縮小縱絕緣尺寸；繞組之間采用薄紙筒和小油間隙；瓦楞紙是主絕緣；形狀與等電位完全相同的成型件，角環(huán)形狀符合等位線形狀，以分瓣成型角環(huán)為結(jié)構(gòu)件；繞組內(nèi)徑繞在絕緣紙上，但線段中間設(shè)有軸向油道；多采用縮醛漆包線，用QQ-2或QQB縮醛線代替0.45毫米厚的紙包扁線。由于前兩種匝絕緣為2×(0.056~0.079)毫米，繞組填充系數(shù)高，滿足匝絕緣要求；多采用圓柱形繞組。由于沒有餅間油道，冷卻主要依靠軸向垂直油道，散熱好，填充系數(shù)和沖擊特性好，匝均勻，短路力小；適當(dāng)縮小主絕緣(徑、端)之間的距離。

（3）根據(jù)計(jì)算采用相關(guān)工藝。根據(jù)沖擊計(jì)算，確定垂直絕緣結(jié)構(gòu)、墊塊、支撐、金屬倒角保持良好形狀；計(jì)算漏磁場和渦流分布，指導(dǎo)換位方式；繞組軸向均勻分布，心柱綁帶采用非磁性材料；心柱和軛鐵部分設(shè)置特殊屏蔽，緩解電場；壓力調(diào)節(jié)繞組逐層分開；工藝采用組裝，內(nèi)繞組直接繞在絕緣筒上，高度嚴(yán)格控制，直徑公差小，套裝間隙小，采用熱套新工藝，采用整體托盤和壓板，繞組換位采用迪尼松紙，帶壓干燥，繞組放置在絕緣干燥室，防止受潮。

(4)采用低損低阻導(dǎo)線。采用上引法拉拔無氧銅線，如銅連續(xù)擠壓機(jī)。如果可以用在變壓器上，可以節(jié)能降體積，有一定的應(yīng)用前景。

(5)利用絕緣結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)可縮小體積。利用變壓器油液體電介質(zhì)的特性，適當(dāng)設(shè)置覆蓋層、屏障、屏蔽和絕緣層；利用油的距離效應(yīng)將隔板添加到小油間隙中；利用油的體積效應(yīng)采用瓦楞紙；利用油中絕緣層的厚度效應(yīng)增加絕緣，提高擊穿電壓，但不宜過厚；利用油中隔板的最大場強(qiáng)距離特性設(shè)置隔板。

（6）采用先進(jìn)的絕緣結(jié)構(gòu)。采用適用繞組，提高填充系數(shù)，采用軸向油道新型螺旋（或連續(xù)）繞組，有效降低繞組體積。非金屬或非磁性材料的壓縮結(jié)構(gòu)用于漏磁集中部分，漏磁通槽用電磁屏蔽路化，負(fù)載損失可降低3%~8%。

(7)首選繞組內(nèi)部保護(hù)。繞組內(nèi)部保護(hù)措施包括電容環(huán)、靜電線匝、串聯(lián)補(bǔ)償(附加蛋糕間電容)、等電位屏幕、糾結(jié)繞組或內(nèi)屏蔽繞組。它們都具有減少沖擊下作用于主和縱絕緣的過電壓，從而減少變壓器的體積和能耗。

(8)采用長圓等繞組與Yyn0連接，降低高度節(jié)能。采用長圓形鐵芯，繞組或橢圓形繞組或矩形帶圓角繞組在實(shí)踐中比傳統(tǒng)圓形截面節(jié)能。Yyn0比Dyn11連接的接頭電壓低，三項(xiàng)可共用一盤接頭開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小。前者比后者對500kVA變壓器重2%，鐵重6%，油重11%，節(jié)材節(jié)能。對于干式變壓器，繞組越高，上下溫差越明顯，有利于散熱節(jié)能。

三、減少雜散損失的方法

雜散損耗是負(fù)載損耗中的一個特例，因此單獨(dú)討論了減少它的方法。雜散損耗包括結(jié)構(gòu)件(鐵芯夾件、屏蔽環(huán)等)的損耗。通過導(dǎo)體(套管座)的損耗；平行導(dǎo)體(通過大電流導(dǎo)線)的損耗和油箱的損耗。減少雜散損耗的方法主要有以下幾種:

（1）根據(jù)磁分析和物理測量，采用小型鐵芯夾件，取消單相中心柱鐵芯墊板，增加鐵芯表面的間隙，對鐵芯拉板和漏磁場中的結(jié)構(gòu)件（如螺栓）采用低磁性或非磁性材料，可減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)的雜散損失。

（2）對于套管出線盒和箱蓋的一部分，仔細(xì)配置導(dǎo)線以控制磁場，采用銅板屏蔽或非磁性材料，套管蓋采用鋁制成。硅鋼板壓板也可以設(shè)置在繞組和夾件之間，以吸收夾件和油箱之間的磁通量。將帶狀有色金屬埋在磁場最強(qiáng)的地方，可以減少大電流套管和導(dǎo)線部分的雜散損失。（3）對于大變壓器，沿箱壁內(nèi)置磁導(dǎo)率高的硅鋼板進(jìn)行磁分路，吸收箱壁磁通稱為磁屏蔽；或使用導(dǎo)率高的有色金屬銅和鋁作為襯里，產(chǎn)生渦流的反作用，減少進(jìn)入油箱壁的漏磁和稱電屏蔽。一般來說，磁屏蔽優(yōu)于電屏蔽，可以減少油箱的雜散損失。

(4)定量計(jì)算油流回路，采用擋板，合理分隔繞組，實(shí)現(xiàn)均勻冷卻，優(yōu)化波紋油箱、片式散熱器、冷卻器、節(jié)能風(fēng)扇、油泵，獲得最經(jīng)濟(jì)的節(jié)能冷卻方少雜散損失。

（5）采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料風(fēng)扇，效率高，噪音低。用新冷卻器代替舊冷卻器，采用變頻調(diào)壓電源冷卻器，可減少輔助設(shè)備的損失。