在经济高速发展的同时，对能源的需求越来越大，能源面临着严峻的挑战。国家颁布了《节能法》，实施把节约放在首位的能源发展战略，先后出台了《关于加强节能工作的决定》、《单位GDP能耗考核体系实施方案》；建设节约型社会是今后发展的一项重要内容。有效地利用能源、节约能源是建设节约型社会的具体体现。
电力作为一种产品，与其它产品相比较具有它自身的特殊性。一般来说普通产品的生产与销售使用是相对独立的，产品可以在仓库中存储、周转，可以预先生产好备用。电力这种产品的生产与消费是同时完成的，电力几乎不能存储，因此电力生产必须是连续的；电力生产的多少是根据用户的使用情况决定的，因此电力生产的负荷是变化的。电力产品的这种特点决定了电力生产系统中各种设备的配置就需要根据最大生产能力来进行配置，而不能根据平均的电力需求配置系统。在电厂中，电力生产的最大生产能力是根据主机（锅炉、汽机和发电机）的出力决定的，辅机（各种风机、泵及其驱动电动机、电气控制调节系统等）的配置是根据主机的情况配置的，一般情况下，在设计过程中均考虑一定的余量，因此造成在实际的运行过程中，多数风机和泵的流量需要的调节。传统的流量调节方式是节流调节（挡板、阀门等），存在反应慢、调节精度低、能耗大等问题，而高压变频因其调节性能优良、节能效果好等因素，正逐渐被广泛应用在电厂中风机、水泵等的流量调节中。
顺变器的作用是将定压定频的交流电变换为可调直流电，通过电压型或电流型滤波器为逆变器提供直流电源。逆变器将直流电源变为可调频率的交流电。顺变器和逆变器都是晶闸管三相桥式电路。滤波器由电容或电抗器组成，为逆变器提供稳定的电压源或电流源。
根据流体力学原理，风机或泵类设备的输出流量与其转速成正比，输出压力与其转速的平方成正比，其消耗的功率与其转速的三次方成正比。采用变频调速改变电动机的转速，从而改变风机或泵的转速，以此来调节流量。在这种调节方式下，可以将节流调节的阀门或档板等开度调至最大，减小管道系统的阻力，节约因克服调节阻力而引起的能耗。同时，采用变频调节后，管道系统的阻力能保持在使风机或泵工作的高效率点，减少因风机或泵的效率降低而造成的能耗损失。
从节能的效果来看，对节流调节的变频改造，产生的节能效果并非仅仅是当前所改造的电动机系统的节能效果，而是并行工作的多台电动机系统的节能效果。如果两台风机并联运行，一台运行风量不足，两台运行时则需要进行节流调节，往往是两台风机同时都进行风门调节，对其中一台进行变频改造后，则两台风机都可以运行在风门全开的状态下，这样产生的节能效果即为节流调节时两台风门的能耗。
电厂的节能，更重要的是体现在系统效率的提高。在没有进行变频调节时，电厂的循环水泵一般采用多极电机，根据季节调整电机接线，改变电机的极对数来改变电动机转速从而调节循环水流量，或者是根据季节调整并联运行的电动机和泵的运行台数来调节循环水流量，这种调节操作简单，但调节精度低。采用变频调节时，如果根据循环水的实时出水温度调节循环水流量，将凝汽器的过冷度调节在一个最优的范围内，提高锅炉运行的整体效率，这样节能效果更加突出。要利用变频调节调节精度高，操作方便的特点，优化控制系统，提高系统效率。
（1）对电网电压波动的适应能力，即能够在较大的电网电压波动范围内正常工作，这个范围一般是-20%～+10%；
（2）电网重合闸后继续运行的能力，即在电网瞬时失电，恢复供电后变频器不能停止运行，要能够记忆并快速恢复至失电前的运行状态；
（3）具备冗余设计，即允许变频装置局部故障，不影响其它部分的运行，能够在局部故障的状态下继续运行；
（5）谐波小，这包括变频器对电网的影响即输入电流谐波和变频器对电动机的影响即输出的电压、电流谐波；
山东十里泉电厂是一个具有5台125MW，2台300MW及一台140MW机组的中型电厂，高压变频调速装置投入运行后，节流阀全开，采用远方自动恒水压控制方式，平时操作值班人员只须改变压力设定值，多数情况下，变频器运行在40Hz左右，功率270kW左右，高压输入电流不到30A，而50Hz定速运行时功率约530kW，高压输入电流60A左右。运行平均负荷按0.95×560kW计算，每年运行300天，即7200h，节电1340MWh。按上网电价计算，两年不到便可收回，如按电的售价算，因为该装置不到73万元，则一年就可以收回全部。
对泵、风机进行调速控制，可获得明显的节能效果，其原理入下图1所示，比如有一台泵，带100%负载时所需的流量为700ton/h。在电机由工频电流驱动恒速运转的情况下，用调节阀来控制流量，这时，扬程为图中的A（140m），耗电量为C点（450kW）。通过变频器进行调速控制时，扬程为图中的B点（100m），耗电量则为D点（340kW）。可节省的功率为450kW-340kW=110kW。
用上面的结果和几个假定值算出一年所节省的电能，根据图2所示，节能试算结果如下：
高压变频器选用一般可以根据电动机的额定功率或额定电流来配置相应的变频装置。在选用变频器时根据估算的使用功率来选配变频器是不合适的。这是因为采用变频器以后所消耗的电功率是在转速降低的情况下得出的，根据变频器设计的原则，为了维持气隙磁通量基本不变，应使定子端电压和频率成比例地调节，转速（即频率）降低的情况下，变频器地输出电压也相应地降低，定子电流变化较小。按照使用功率选用的变频器额定电流是在50Hz、额定电压时的功率，其额定电流较小。这样选用的变频器在实际使用过程中容易出现过电流故障，因此不建议这种选配方法。
高压变频器选用的功率元器件都是半导体器件，使用时的温度限制很严格，过温的情况下很容易损坏元器件，因此使用环境要求充分考虑通风和降温措施，采用室外循环通风时尤其要考虑进风通道的设计。在使用过程中，维护好通风和降温设备是保证变频器正常工作的一项重要工作。
高压变频技术的主要方式有直接元器件串联方式、三点平方式和单元串联多电平方式等电路拓扑型式。单元串联多电平方式的高压变频技术因其诸多特点而在国内得到快速发展并得到用户的普遍认可。当前国内的单元串联多电平高压变频技术从控制方式的实现形式上来说主要有两种：采用智能化单元的多处理器方式和集中控制的单处理器方式。
每个功率单元均为智能化单元，单元拥有自己的处理器，实现单元中的逆变控制、单元中各种状态量的检测和保护、接收外部指令和输出状态等任务。主控制器中的处理器主要完成和用户的人机接口以及协调所有功率单元的一致工作。整套装置为多处理器共同工作，功能模块化，容错能力强，技术先进，可靠性高。
此种变频器中主控制器实现并协调所有单元的逆变工作，完成与其它系统的接口，工作量大，对单元来说仅仅作为主控制器的执行机构，容错能力差，单元的测量和保护动作较慢。
这两种方式的高压变频技术在国内均有厂家推出产品，应用的情况也不错。采用智能化单元的厂家实现了单元的主动投切和单元在线更换功能，进一步提高了系统连续可靠运行的能力。
高压变频经过十多年的发展，技术已经成熟，尤其是单元串联多电平方式的高压变频装置，具备冗余功能，单元模块化设计，单元内变频技术和功率元件成熟，输入输出谐波小等优点，在国内迅速发展，有些供应商甚至可以供应具备单元在线更换功能的产品，Kaiyun 开云可靠性有了很大地提高。我国能源紧张，单位GDP能耗高，电力生产和使用负荷变化较大，电厂中风机和水泵地节能空间很大，采用高压变频调节取代传统地节流调节，节能降耗大有可为。
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现如今，我国推广使用的节能型变压器最主要包括SH11和S11，以用来取代S9系列的变压器。下面就上述三种系列的节能变压器的性价比进行分析。
1.1 S9系列的节能变压器 此系列的节能变压器在结构上进行了一些改进，变压器铁芯使用低损耗的硅钢片制造而来，相较于S7系列的变压器其空载损耗降低了大概百分之十一以上，其负载损耗则下降了百分之二十以上。通过九十年代后期农网改造中对S9系列的应用，现如今S9系列已经逐渐取代S7系列，并在国内得到了广泛的使用。
1.2 S11系列的节能变压器 早在六十年代的时候此系列已经在某些发达国家得到了推广应用，最近几年也在我们国家得到了逐步的使用。S11系列的变压器铁芯是使用硅钢片带材通过连续卷绕而形成的，因为铁芯没有接缝，使得导磁性得到了极大的改善，并降低了变压器的运行噪声、空载损耗和空载电流，是现如今较为先进的一种节能型变压器。它的优点就在于相较于S9系列的节能型变压器其空载损耗降低了百分之十到二十五；随着变压器容量不断的降低，空载电流也会相应降低，通常情况下，其空载电流都是叠片铁芯的二分之一左右；此系列变压器的噪声要明显小许多，能有效减少其对城镇所造成的噪音污染。
1.3 SH11系列的节能变压器 自二十世纪八十年代此系列的节能变压器被研发出来以来，其在发达国家中便得到了广泛的应用。此系列的节能变压器使用无向非晶体钢板作为铁芯材料，相较于以前的硅钢片其损耗大概为三分之一到四分之一之间，是损耗很低的一种铁芯材料。相较于硅钢片，无向非晶体钢板的厚度则要薄许多，并且宽度也要更窄一些，进而在使用中存在一定的局限性。但伴随非晶体钢板不断降低的价格，其优点也逐渐被人们所认可。此系列的节能变压器具备非常好的节能效果，使用非晶合金材料所制出来的变压器相较于S9系列其空载损耗减小了百分之七十到八十。
相较于S9系列的变压器，S11系列的变压器更为先进，其空载损耗更低，从而大大提升了产品的节能水平。尽管SH11系列的变压器相较于S11系列的变压器优点更为突出，然而其仍旧存在一定局限性，因此下面就S11系列的节能型变压器运行进行大致分析。
2.1 S11系列变压器的运行损耗分析 负载损耗和空载损耗共同构成了变压器有功功率损耗，空载损耗为一个常数，不会随着变压器负载的改变而产生变化。然而负载损耗与变压器负载平方呈正比例关系。
2.2 S11系列变压器的经济效益分析 相较于S7系列的变压器，S9系列变压器的空载损耗下降了百分之十，负载损耗则下降了百分之二十五。然而S11系列是通过对S9系列进行结构改造而得来的，它采用超薄型的硅钢片，使得空载损耗得到了进一步的降低。现如今，S11系列的变压器与S9系列的变压器在节能效果方面明显存在差异。相较于S9系列变压器，S11系列的变压器具备更好的节能效果，假如在全国的电力市场中，将五百万台老式的变压器都用S11系列的变压器来取代，那么每年可以节约资金两百多亿元。所以，现如今使用S11系列变压器的用户越来越多了。
3.1 对三相负荷的平衡度加以调整 在负载相当的情况下，假如三相平衡处在极端状况，那么其损耗将会比平衡状态下的三倍还要多，同时其无功功率的消耗状况也相同。通过规程标示我们可以得知，在配电变压器的出口处其电流不平衡度在百分之十以内，分支首端和干线的不平衡度则在百分之二十以内，中性线流量在额定电流的四分之一以内。因为配电系统的相电流数值非常不稳定，这与安全性和节约要求不符，并且会造成线路损耗的增大。除此之外，不平衡还会造成电流零序，致使消耗增多，让某些金属零件温度超标，从而引发故障。要想实现平衡运行，则需对电网构造进行适当改造，确保负荷可以平均分担，如此一来便需要对辅助管理予以加强，对平衡度进行周期性的检测，按照负载管理系统要求对信息技术等进行全局性连续性的关注。
3.2 对配变容量进行合理安排 按照用电量大小的不同对最佳运行区中变压器供用户的使用进行调配，如此一来可以使变压器的损耗得到有效降低。在农村配网中，某部分的变压器轻负荷时间长耳高峰负荷时间短，进而形成“大马拉小车”的状况。
3.3 进行适当无功补偿 科学布置无功补偿，维护系统电压，让各项指标都能维持在一个稳定的数值，避免无功长度过大运送的状况发生，如此一来便能极大的降低消耗，并且也能使设备使用率得到相应提升。所谓的集中补偿是指对主变现存无功损耗进行有效控制，这样对降低线路无功电力有帮助，从而很好的控制住电网产生的无功消耗，但它自身并不会对配电网的无功消耗产生任何作用。因为用户采用的无功功率要和配电线路结合使用，所以，为了彻底控制无功功率进而减少线路的损耗，便需要就地平衡，按照机器运行状况进行随时补偿，这样不但能使线路损耗减少，同时还能使功率因素得到提升，进而降低变压器自身损耗的功率。
3.4 对配电网进行经济调度 在配电网运行安全的基础上对配电网进行经济调度，从而降低配电网线的损耗。对于主变在两台及其以上的变电所，由于变压器技术水平存在一定差异，并且变压器各项消耗也要按照负荷形成特殊的路线变化，因此在使用变压器之时，要选择技术参数合适，并采取最恰当的运行方式。假如变压器工作时使用的极限可以得到确定，便需要变电所人员长期坚守负荷，随时调整变电器工作的状态，尤其是要将工作次数极可能的控制在最小范围内，从而使操作频率得以降低。
3.5 对变压器分接开关加以调节 在测量变压器之时一定要分开处理开关，如此一来才能使变压器的操作稳定。一来，可以合理控制电量消耗，进而使企业工作的能力得到提升，二来，也能提升供电水平，让供电的满意度得到提升。
能源不仅为经济发展提供动力，同时也为人类生存提供物质保障，而在经济发展中被广泛应用的一种能源传输设备变压器则关系着电力企业的生存发展。在变压器整个生产、制造、设计、运行等众多环节中，对变压器运行台数以及经济容量进行分析，也就是选择节能型的变压器，并在其高效率运行下实现节能目的也就显得尤为重要了。
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变压器是电力系统中重要的不同电压等级电能转换的主要电气设备,同时也是一个电力系统中较大的电能消耗大户。目前10kV配电网上运行服役时间超过20年的低效率高能耗的配电变压器容量约占整个配电网系统容量的10%以上,其总容量高达2.4亿kVA,这样每年由于地效率配电变压器产生的电能浪费十分巨大,加上这些配电变压器普遍存在参数较低、损耗较高、缺陷较多、自动化水平较低等问题,大大降低了配电网运行经济可靠性。因此,对导致10kV配电变压器产生较高损耗的原因进行归纳总结后,结合先进的技术装备,降低配电变压器系统损耗,提高配电网电能供应的经济可靠性,对于节约能源、缓解电力供应短缺、促进当地经济发展等方面均具有非常重要的意义。
国内在大量研究专家学者的共同努力下,在配电变压器节能降耗方面已取得了令人满意的成果,其基本措施方法就是在配电网系统中广泛推广使用如S12,S11等高效能低损耗的配电变压器;在实际调度运行过程中,根据系统负荷变化特性,合理正确选用变压器容量、台数、以及调度运行模式;采用动态无功补偿装置等提高配电变压器功率因数等也是配电变压器节能降耗的主要技术措施,从而有效提高配电变压器综合利用效率水平。由于10kV配电变压器在工程实际应用中通常是由几台变压器同时并列运行供电,即在配电网供电系统中配电变压器有功功率和无功功率总损耗为所有变压器损耗的总和。从大量文献资料和实际设计工作经验可知,在供电系统电力负荷总量不变,且变压器运行方式也处于不变条件下,变压器间负载量的分配不同其变压器系统总有功损耗和无功损耗也会有很大差别。因此,在多台变压器并列运行模式下,需要对变压器间的总负载进行经济分配,从而使各变压器均运行在最优工况条件下,使变压器总有功功率损耗和无功功率损耗降到到系统最低值,达到节能降耗的目的。
众所周知,配电变压器有功损耗与配电网电压的平方成正比,也就是说通过调整配电变压器负载分接头档位、在母线上投切对应补偿电容器等技术手段,从而在保证配电网电压质量水平的基础上,通过适度优化调整配电网运行电压,就可以使配电变压器达到节电降损的目的。从大量实际工作经验来看,当配电变压器运行过程中其过电压水平达到额定电压值5%时,其内部铁损量将会增加到15%;而当配电变压器的过电压水平达到额定电压值的10%运行,其内部铁损量则会急剧增高到额定时的50%以上,且变压器内部空载电流值也会大幅度增加,从而增大了供配电系统中的无功损耗总量。配电变压器在实际运行过程中,通过相应设备控制避免其出现过电压运行工况,一方面可以延长变压器使用寿命,另一方面可以降低变压器内部铁损和激磁损耗,保证其高效稳定运行。因此,选用新型节能配电变压器对提高配电变压器电能转换率具有非常大的工程实际意义。自动调压器是一种可以自动跟踪供配电系统中输入电压值的变化(主要由电力系统中负载波动引起)值而通过内部电压的自动调节,保证整个电压输出稳定。自动调压器实际就是一个恒定输出的三相自耦变压器,它可以在供配电系统电压处于20%波动范围内,利用内部相应控制器对整个电压进行动态调节,保证其输出电压的恒定,从而有效提高供配电系统的供电电能质量水平,保证10kV供配电系统高效稳定的运行,达到节能降耗的目的。
在配电网系统中有大量感应电动机和其他感应电气设备,这些设备在运行过程中除了消耗配电网有功电能外,还需要一定量的无功功率维持系统电磁平衡。配电网中无功容量的减少,势必会导致整个系统功率因素cosΦ值较低,从而增加了配电变压器的系统能耗,增大了电能损失。采用SVC、Kaiyun 开云SVG等无功补偿装置,可以对配电网系统无功进行实时补偿,从而实现配电网区域无功的动态平衡,使配电网负载电流降低,减少变压器的有功损耗和无功损耗,达到节能降耗的目的。在配电变压器允许电压偏差范围内,选用调压与补偿电容器相结合的无功调节措施方案,可以实现配电变压器峰谷运行工况条件下的逆调压节能运行需求。
当配电变压器三相负荷处于不平衡状态时,就会造成变压器三相压差过大,从而产生负序电压,导致供配电系统电压发生波动,影响电压质量和供配电系统安全可靠运行。由于变压器某相绕组中负荷电流过大,就会导致该绕组的铜损增大,增大变压器损耗;负荷三相不平衡还会造成变压器内部磁路发生不平衡,从而形成大量的漏磁通,且在流经铜皮、变压器铁心夹件等部件,就会发生发热现象,增大变压器内部杂散损耗。配电变压器三相负荷不平衡是其产生巨大能耗的主要原因,当配电变压器处于三相平衡负荷运行工况条件下,其负载损耗最小;而当变压器处于三相负荷不平衡运行工况下,其总能耗为三相损耗的总和,尤其当变压器运行在最大三相不平衡状态下,其系统损耗就是平衡负荷时损耗的三倍。配电变压器处于三相负荷不平衡运行工况条件下,不仅会增加自身能耗,同时还会增加一次高压侧线路损耗,据大量实际运行经验表明,配电变压器处于最大不平衡运行工况时,其高压线kV配电变压器运行工况设计、施工、以及后期运行维护过程中,应该对电力负荷进行充分统计分析,设计出高效经济合理的供配电系统布线方案,并采取先进的技术手段措施,保持变压器运行时其三相负荷长期处于近似平衡工况;变压器选择应尽量选在负荷中心位置。在后期运行维护过程中通过监控系统实时监测供配电系统电压水平,并对不合理运行工况进行及时调整;对于10kV配电网系统中的大容量单相电气设备,应设专用单相变压器,并直接接在供配电系统的高压网络上;同时采取相应无功补偿及消谐装置,提高供配电系统功率因素,保证10kV供配电系统安全稳定、节能经济的高下运行。因此,通过调整配台区的三相负荷使变压器基本处于平衡运行工况,是降低配电变压器运行损耗一个重要技术手段。
10kV配电变压器的节能降耗技术措施较多,除了上述几种技术手段外,变压器运行温度等也是影响配电变压器节能经济运行的一个因素,因此,在配电网实际运行维护过程中,必须结合配电变压器的实际运行情况,采取合理有效的技术措施保证配电变压器长期运行在最优工况,有效降低配电变压器运行综合能耗,实现配电变压器节能降耗经济调度运行目标。
在节能型变压器应用方面，油浸S11型及以上或干式变压器SC（B）10型及以上变压器得到推广应用，取得了比较好的节能效果。从运行方案入手，如果能使配电变压器节能运行，那么可降低电能损耗大约30%左右。
住宅小区的负荷特点是峰谷差比较大，负荷率比较低（30%-40%），最大负荷出现时间一般为17时至22时，最小负荷一般出现在0时至5时。现行的住宅小区供电方案大多是一个供电区域配置一台变压器，变压器的额定容量按满足区域最大负荷选定，变压器容量不能调整。由于变压器容量越大，其空载损耗越高，所以，在负荷较小时使用大容量变压器会出现“大马拉小车”现象，不是经济运行方案；一台变压器的形式的弊端还在于一旦出现故障，就会导致供电瘫痪，不符合“N-1”原则，影响供电可靠性。
举例来说，如果某个供电区域需要配置一台额定容量为N1=800千瓦的变压器，按照改进方案，配置两台额定容量为N2=400千瓦的电压器，即N1是的N2的两倍关系。运行的具体实施方案为：平时仅靠一台长期运行的变压器供电，负荷高峰时另一台投入运行，等高峰期过完之后备用变压器退出运行。这种循环式配电方式的好处在于能够最大限度的降低损耗，并且当一台变压器故障或检修时，另一台变压器可以正常工作，不会因变压器故障造成供电区域全部停电。
其中：Q0――空载无功损耗（kvar），Q0≈I0%SN；P0――空载损耗（kW）；PK――额定负载损耗（kW ）；SN――变压器额定容量（kVA）；I0%――变压器空载电流百分比；β――负荷率，城镇住宅小区估取 30%-40 %；KT――负载波动损耗系数，一般取 KT=1.05；QK――额定负载漏磁功率（千耳），QK≈UK%SN；KQ代表无功经济当量（kW/千耳），对城市电网的小功率供电取最小负荷，取 KQ=0.1kW/kvar；；RS3代表供电可靠率，取99%。
因为2台小变压器并列运行时其综合功率损耗大于1台大变压器综合功率损耗。所以2台小变压器日并列运行时间不能大于T，否则，电能损耗高于1台大容量变压器电能损耗，该方案不能实现节能目的。
公式如上所示，先计算出两个小变压器的有功损耗、无功损耗、综合功率损耗和年电能损耗，负荷率取40% ，供电可靠率取99.9%。负荷率与有功功率和无功功率大致成平方关系，负荷率是衡量变压器是否节能运行的重要参数。根据以上公式计算值就可以得出结论：用2台小变压器取代1台大变压器供电方案有比较好的节能效果，变压器容量越大，节能效果越明显。
从表1可知，用2台小变压器取代1台大变压器供电方案有比较好的节能效果，变压器容量越大，节能效果越明显。假设1个县城有10个2×S11-400配置供电台区，每年能节约316 MWh左右的电能，有明显的推广应用价值。
两台容量相同变压器配置方案按照安装方式不同可分为户外柱上安装方式、户内配电室安装方式和箱式变安装方式，关键设备有变压器高压和低压侧断路器，变压器自动投切控制器。
户外柱上安装方式每台变压器高压侧配置1台电动操作的断路器，每台变压器低压侧配置1台断路器，断路器类型与单台变压器供电方案相同。为了节省，一台长期运行的变压器高压侧可以不配断路器。
户内配电室安装方式和箱式变安装方式中断路器类型与单台变压器供电方案相同。在户内配电室设计时，有的配电室已经按2台配变设计，这样的配电室很容易实现2台配变按日负荷曲线 变压器自动投切控制器
变压器自动投切控制器要求具备能根据负荷大小通过自动分合相应的变压器高低压断路器的功能。此功能可以集成于负荷管理终端、变压器监控终端或无功补偿控制器中，因此就要求这三种设备必须具有测量荷载大小的功能，尤其是能够交流采样的负荷管理终端，这样一来只要稍作改动就可以在变压器自动投切控制器上使用。
新增主要集中于变压器高压侧断路器上，经过对比计算，户外配置方式的最大，回收期也最长，所以该方案不做优先考虑。室内配电室方式和箱式的较少，应该优先采用本文所述的方案。如果本身配电室已经采用两台变压器形式，那么本文所述方案的优势将更加突出。容量在630kVA以下的一台小变压器与大变压器的价格比较的线 kVA以上的两台小变压器加起来比大的稍贵。因此，630以上的大容量变压器更换为2 台小容量变压器的更为经济。
综上所述，本研究所描述的住宅小区配电变压器节能运行方案具有比较好的供电可靠性和经济效益；该方案较适合平均日负荷峰谷差比较大的供电区域；该方案较适用于配电室方式和箱式变供电方式。Kaiyun 开云
电能是现代社会中不可缺少的重要能源,作为港口生产必需的电力能源,在利用过程中不可避免的会造成很多不必要的浪费,特别是北方港口,由于生产的季节性比较强,港口用电负荷的大小随季节变化较大,供配电系统运行不合理会造成很大的电能浪费。现就北方港口供配电系统的运行特点及降低电能消耗而采取的一些节能措施进行探讨。
港口的供电范围一般比较大,大型港口内的变配电所及变压器数量也比较多。北方港口生产作业受季节变化影响很大,用电负荷情况也随之发生变化。由于季节性的原因,北方港口每年会有封冻期与通航期,一般封冻期约为6个月,通航期为5个月左右,流冰期10天左右。在封冻期及流冰期,港口装卸作业基本处于停止状态,装卸机械用电也随之减少。港口主要的装卸设备用电多集中在通航期内,电能消耗较为集中,在封冻期,港口电能消耗减少,主要以办公、机修用电为主,装卸机械用电负荷比例下降。可见,北方港口的用电负荷在封冻期和通航期有很大不同,用电负荷变化较大。
北方港口的用电设备大体可分为三类:装卸机械设备、生产辅助设备（机修设备、供暖设备）、室内外照明设备等。
装卸机械主要为门座式起重机、轮式起重机（油电两用）、桥式起重机、堆料机等。装卸机械的装机容量一般从几十kW至几百kW不等,多为380V供电,为重复短时工作制,多采用降压启动,分级调速控制。
带式输送机（皮带机）,主要用于输送散货及堆场输送物料,多采用鼠笼电机、380V供电,一般为长期工作制。
室内外照明设备主要有港区综合楼、调度楼、仓库、流机库、机修间等生产辅助建筑物的照明设备,及港区码头、堆场、道路室外照明设备。
变压器节能的实质是降低变损,提高运行效率,主要节能措施有:合理选择变压器容量及台数;选择节能型变压器;加强运行管理,降低空载率,实现经济运行。
变压器在运行中不可避免要产生损耗,在负荷率30%以下时效率较低,负荷率在80%左右时效率最佳。因此,对变配电所的设计要求为:“容量较大的季节性负荷（或专用设备）,设置专用变压器,以降低变压器损耗。”
就北方港口而言,在每年封冻期内,各种装卸机械工作率大幅度降低,港口用电负荷减少,这种用电负荷变化情况呈阶段性有序变化,可视为季节性负荷。
较大型港口的用电负荷一般达上千kW,港区面积较大、供电范围广,需合理确定变电所（站）的数量及供电半径,使变电所（站）的布置尽量靠近负荷中心,以减少供电距离,减少线损。
大型港口或码头,港区供电范围大,大型装卸机械多集中在码头前沿,而综合楼等生产辅助建筑物多集中在港区后方,两者中间一般为堆场,用电负荷即集中又相对分散,可在靠近生产作业区与生产辅助建筑群的负荷中心分设变电所（站）,以减少供电距离,降低电能损耗。小型港口或码头,港区供电范围较小,可将变电所（站）设置在码头前沿与后方生产辅助建筑物之间,并靠近码头前沿装卸机械,可减少大功率用电负荷供电电缆的长度,降低线损。
变压器在转送电能过程中,自身也会产生变损,且在整个供配电系统的电能损耗中所占比例可观,因此合理选择变压器,将变损降到最低是港口供配电系统节能运行中重要的一环。
变压器空载有功损耗Po又称铁损,是由铁心涡流损耗和漏磁损耗组成,与负载率β大小无关,只与铁芯的构造及硅钢片的性能有关,同一型号和电压等级的变压器,容量越大,其Po也越大;Pd为变压器的短路损耗,又称铜损,是传输功率的损耗,与变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小有关。
对同一台变压器,负荷率一定的情况下,功率因数越高,变压器的运行效率也越高;功率因数一定的情况下,当负荷率为0.42-0.6时,变压器的运行效率最高。从上述分析可看出,要达到变压器节能的目的,可从以下几方面着手:
选择SCB10型、Sl1型等新型节能变压器,与老产品相比,其空载损耗和短路损耗均有较大幅度下降,效率高又节能;合理选择变压器容量,使其大部分时间运行在最佳负载率附近,一般选择变压器的负载率在80%左右较为合适,如果变压器容量较大、负荷变动也较大时,宜选择两台同容量的变压器,负荷小时只投入一台,以减少损耗;在变压器低压侧装设自动无功补偿装置,把功率因数提高到0.9以上,可减少流过变压器的无功电流,也就减少了变压器的损耗。
北方港口在封冻期负荷降低时,应及时改变供配电系统运行状态,切除部分变压器,减少变压器轻载和空载运行,而在通航期时,随着生产作业量的增加,装卸机械投入的增多,用电负荷增大时,应及时投入封冻期内切除的变压器,保证充足的供电量容,以满足生产用电的需要。
在有的港口实际运行中,封冻期内原本供给一台或几台大功率装卸机械的变压器,只供给少数办公室用电的情况并不少见,针对这种情况,解决方法是在变电所（站）间敷设低压联络线路。根据《供配电系统设计规范》（GB 50052-2009）中的规定“在用户内部邻近的变电所之间,宜设置低压联络线”,及该条文说明“在节假日或周期性季节性轻负荷时,将变压器退出运行并把所带负荷切换到其他变压器上,可以减少变压器的空载损耗”。
综上所述,在北方港口供配电系统中,变电所（站）布置及变压器选择宜采用小容量、多布点的原则。根据季节性用电负荷变化情况,选择合理的供配电系统运行方式,可以有效减少电能损耗,可在一定程度上提高港口节能减排的水平。
配电电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一、二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比，其主要作用是传输电能，我国变压器的总损耗占系统总发电量损耗的70%左右,由此可推算出损耗每降低一个百分点,每年就能节约近百亿度电，因此，降低变压器损耗势在必行。
根据一般学术划分，变压器的损耗主要分空载损耗和负载损耗及其它损耗三部分。
包括铁芯中磁滞和涡流损耗及空载电流在初级线圈电阻上的损耗，两者分别称为铁损，铜损。通常由于空载电流小到铜损可以忽略，也就是说空载损耗主要来源于铁损。
此损耗是指变压器初、次级线圈中电流在电阻上产生的铜损耗及励磁电流在励磁电阻上产生的铁损耗。当电流为额定电流时，后者很小，可以忽略，该损耗主要是电流在初、次级线圈电阻上产生的铜损。
此损耗包括附加铁损及附加铜损，由于这两种损耗数量很小，又难以测定，可以不计。总之，变压器的损耗主要是不变损耗和可变损耗。
首先，可以采用先进材料、工艺、设计方法降低空载损耗，也可通过改进铁心结构降低空载损耗。空载损耗也就是上文提及的铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。
国外原始的变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，目的是克服磁回路中由周期性磁化所产生的磁阻损失以及铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，当时变压器的整个铁芯是由铁线束制成，而不是由整块铁构成。
1900年左右，经多方研究发现在铁中加入少量的硅或铝可大大降低磁路损耗，增大导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低。后来，经多次改进，用0.35mm厚的硅钢片来代替铁线制作变压器铁芯。
近年来，世界各国都在积极研究生产节能材料，变压器的铁芯材料已发展到现在最新的节能材料――非晶态磁性材料，如2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而生。使用2605S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5，铁损大幅度降低。这一系列技术的推广将在很大程度上降低铁损。
其次，要求供电设计施工人员要尽可能的利用所学知识，在选择使用变压器的时候，灵活应用先人计算公式，选择合适的与线路匹配的变压器，杜绝大马拉小车的情况出现，这样就降低了负载损耗。结合我国的地域广阔，使用电力变压器的客户不同，笔者建议应该因地制宜，针对生产工业区、城市生活区及农业用电区，根据各自不同的用电情况，科学合理的规定对应配送电设备；根据上述降低损耗经验，使用对应的变压器设备。开云 开云体育开云 开云体育开云 开云体育
