變壓器是應用*廣泛的電力基礎設施，它的數量比較繁多，對于節能減排有十分重要的意義。提高建筑變壓器的性能、降低電能損耗是實現提高供電效率的重要工作，也是降低企業的成本、提高經濟效益的方法，本文主要闡述建筑配電器的節能技術的研究。對變壓器的節能研究一、建筑配電變壓器的損耗分析建筑配電變壓器大多是雙繞組變壓器，電能損耗主要有有功功率損耗、無功功率損耗和綜合功率三種。有功功率損耗主要由變壓器鐵芯內部激勵電流引起磁通變化產生的空載損耗和負載電流在經過線圈產生的負載損耗組成;無功功率損耗一般是變壓器通過電磁感應的無功負載產生的損耗，遠遠大于有功功率損耗;綜合功率是由變壓器的有功功率損耗和因抵消無功功率是供電網產生的有功功率損耗之和。二、建筑配電變壓器的節能措施無功損耗可以通過低壓無功補償方式，減少線路損耗，提高功率因素，減少線路和變壓器的電壓損失，減少變壓器的銅耗和提高配電設備的供電能力;有功損耗分為鐵耗和銅耗兩種，鐵耗又叫空載損耗，其大小與鐵質材料有關，與負載大小無關，基本上是不變的。銅耗的大小與電流平方成正比，當負載電流為額定值時，將銅耗成為短路損耗。有功功率損耗可以表示為：△P=Po+β2Pk，△P：有功功率損耗，kW;Po變壓器空載損耗，kW;β變壓器負載率，%;Pk：變壓器短路損耗，kW。當Po=β2Pk時候，也就是銅耗和鐵耗向同時候，變壓器的損失率為**。(1)合理選擇建筑配電變壓器的型號。變壓器的鐵耗發生在變壓起到鐵芯內，是由交變的磁力線通過鐵芯產生的渦流帶來的損耗。在鐵芯中加入少量的硅和鋁可以增大鐵芯的導磁率和電阻率，降低渦流損耗。目前的變壓器基本上采用非晶態磁性材料作為變壓器的鐵芯材料，例如我國現在大規模使用的S1I型變壓器。由于現在生產廠商的技術水平的差異，生產的變壓器的性能參數不符合要求，尤其是空載損耗過大必將導致損耗過大，在安裝變壓器查看變壓器的性能參數是否滿足建筑內多用電要求，并做好耐壓絕緣處理。選用低損耗的變壓器是節能的基礎條件。(2)合理配置變壓器。一般變壓器的空載和短路損耗之比大約為0.25～0.35之間，當變壓器的負載率在50%～70%之間，變壓器的運行效率**。根據建筑用電量的需求計算出負荷的變化范圍，合理配置變壓器數量和容量，隨著變壓器容量的增大，節能效率也就越明顯，(變壓器的容量過大，負載率較低，不經濟劃算，如果電容率較小，電路處于過負荷運行，變壓器可能出現故障危及供電安全)。這樣達到了提高運行效率和降低變壓器損耗的目的。(3)正確合理地安裝變壓器。配電變壓器應該設置在建筑物用點的中心位置，隨著供電半徑的加大，在配電網中的電流也就越大，也就會加大損耗。盡量避免低壓長距離供電。例如在新建的水廠房應該將變壓器和配電中心安置在反沖洗泵房附近，滿足反沖洗水泵和鼓風機等主要用電設備的需求，同時可以將一些不能停電的電力設備的用電線路集中到一臺變壓器上裝用供電，不需要用電時候停用其他變壓器，有利于節電。(4)優化變壓器的運行。一是合理調整變壓器的電壓。變壓器的空載損耗與通過電壓的平方成反比。一額定電壓下的損耗為基準，一定范圍內調節運行電壓，對不同負載率的總損耗的增加和減少是不同的。當變壓器處于空載運行，運行電壓會升高，空載損耗在所有損耗中的比例會增加，因此必須通過調整分接開關來降低輸入電壓，在不影響供電質量的前提下，降低空載消耗;在滿載狀態下，運行電壓必然會降低。二是調整三相負荷平衡。由于不平衡電流的存在，在增加變壓器損耗的同時加大了低壓線路的損耗。在三相負荷不平衡時，在低壓側會產生零序電流，而高壓側則沒有零序電流的產生，零序電流產生的零序磁通在變壓器內通過時發熱，增加損耗。主要表現形式為附加鐵損、附加銅損和線路損耗。三相電流不平衡程度越大，其零序電流也就越大，有功功率損耗越大。要及時調整負荷的接入方式，使變壓器的三相電流趨于平衡。(5)增加無功補償提高功率因素。配電變壓器的效率不僅與有功功率的變化有關，還與功率因素的變化有關。功率因素較低時，變壓器的效率也就很低。根據電力學知識，對變壓器提供無功補償可以提高功率因素，大大減小了無功功率的傳輸，實現在變壓器上的損耗的降低。這種措施一般在功率因素較低時候才用。由于無功補償提高了變壓器的負載能力，還實現了輸電質量的提高。(6)建筑物內用戶的節能。建筑內配電變壓器的節能不只是體現在變壓器的節能，還包括用戶節能，降低電壓在線路中的損耗，實現變壓器的功率損耗的降低。用戶使用節能用電設備，減少變壓器的負載，實現節能的目的。十二五規劃以來，智能電網越來越受到國家的重視，數字智能變電站作為智能電網的重要組成部分，賦予了傳統變電站新的活力。目前，我國已經熟練掌握110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等多個電壓等級的智能變電站建設。自2009年開始，我國開始在國內試點數字智能變電站;2012年開始進入了全面建設智能變電站階段;計劃到2015年時，新建變電站的智能化達到40%左右，將10%的原有變電站改造成數字智能變電站。1 變壓器保護系統概況數字智能變電站較傳統電站而言，實現了利用電子通訊、人工智能技術對變電站進行一體化管理，并可以完成設備的故障診斷和決策分析等一系列功能，為電力系統的狀態評估診斷，太陽能風能的引入等提供了有力支撐。從系統構成來看，數字智能變電站可分為站控層、間隔層、過程層、間隔通訊網、過程通訊網，五個部分構成三層兩網的系統[4]。變壓器繼電保護系統是變電站繼電保護系統中的重要組成部分，通常是以微機為基礎的數字電路，其核心元件為CPU，軟件系統為實時處理程序。2 變壓器故障診斷研究在忽略變壓器損耗的情況下，由基爾霍夫定律可知，流入各個節點的電流應該保持矢量和恒為零，但變壓器內部存在故障說等于內部增加了一條故障支路，故障節點的電流矢量和不在為零，此時應對故障診斷。智能變壓器的故障可分為內部故障和外部故障兩部分。內部故障指變壓器油箱內的故障，主要包括：相間短路、匝間短路、單相接地等故障;外部故障指絕緣套管和引出線上的故障。數字智能變壓器的內部故障診斷主要集中在暫態分析上，利用暫態分析變壓器內部故障的關鍵在于匝間短路漏感參數的確定。3 變壓器繼電保護系統3.1 主保護數字智能變電站變壓器主保護分為差動保護和瓦斯保護兩種。由基爾霍夫定律，變壓器內部發生故障時差動電流很大，變壓器各側有電源時差動電流很小，當差動電流大于不平衡電流時，斷路器開路，保護啟動;變壓器外部發生故障時差動電流很小，不平衡電流大于差動電流，保護不啟動。因此，差動元件的動作電流一般要大于變壓器額定電流的4～8倍。3.2 后備保護數字智能變電站變壓器后備保護可分為復合電壓過流保護、零序過流保護、中性點間隙保護、過負荷保護四種[3]。微機保護采用無死區、記憶性正序電壓方向元件，來控制整個保護過程中的正方向。若此保護為相鄰元件的則正方向為變壓器指向母線;若為變壓器的后備保護，則正方向相反。復合電壓過流保護邏輯方框圖見圖1。零序過流保護一般安裝在110kV以上的變壓器中性點位置，大型變壓器零序過流保護一般為三段保護，僅**一段無方向性。中性點間隙保護一般應用在中性點不接地的變壓器中。過負荷保護一般分為發送警告信號、開啟冷卻風機、關閉有載調壓三步。3.3 變電站現場調試對傳統變電站變壓器進行改造，得到改造后的數字智能變壓器二次回路接線。現場調試過程中應注意對保護進行核實和測試，對帶開關傳動進行測試。保護動作時間是衡量保護裝置性能的重要指標，對改造后的系統進行保護動作時間測試，看其是否滿足要求。智能斷路器較傳統短路器而言，減少了一些中間環節，大大縮短了保護動作時間，使變壓器差動保護更迅速。4 結語數字智能變電站作為智能電網的重要組成部分，賦予了傳統變電站新的活力。其**程度的降低了變壓器故障次數，減輕了集控人員的工作量。本文從數字智能變電站與傳統變電站的區別出發，首先對變壓器繼電保護系統的工作流程進行了介紹。確定變壓器匝間短路漏感參數的步驟，討論了差動保護的幾個局限性。隨后對變壓器繼電保護系統進行了探討，分析了數字智能變電站變壓器的主保護、后備保護和現場調試，希望對日后數字智能變電站的改造運行起到積極的作用。

隨著城市社會經濟的快速發展，能源供需矛盾日益突出，對于供配電系統而言，推進節能降耗技術措施和設備裝置尤為重要。變壓器是供配電系統中的核心電能分配調度設備，其節能經濟調度運行是電網系統節能研究的重中之重，合理采取措施降低變壓器能耗是供配電系統的關鍵。一、變壓器節能降耗的關鍵技術1.1采用新材料在變壓器制造方面采用新型材料代替鋁合金或鋼鐵材料，能夠增強變壓器抗腐蝕性，減小電阻，從而達到節能降耗的目的。目前主要有兩種新型材料比較受歡迎。第一種是無氧銅材料，可以有效的降低配電變壓器的線圈的內阻，實現節能降耗的目的。無氧銅材料具有加工工藝簡便、取材方便、成本低的特點，同時還有利于增強配電變壓器抵抗短路的能力。第二種是采用非晶體合金材料作為配電變壓器的磁體材料。非晶體合金材料制作的鐵芯可以有效降低電磁的損耗，從而達到提高配電變壓器經濟性的目的。1.2加裝自動調壓器變壓器的損耗與配電網的電壓有著密切的關系，通過在變壓器的負載分接頭檔位上安裝對應的補償電容器的技術手段，能夠適量的優化和調整配電網的運行電壓。自動調壓器是一種利用三相耦合變壓器，根據配電變壓器的實際輸入電壓值自動調節變比來保證輸出電壓穩定的裝置，使輸入電壓值在正常值的3%內自動調節，利用內部相應控制器對整個系統的電壓進行實時控制，實現**量的節能降耗。1.3配電變壓器的經濟運行方式配電變壓器的能耗不僅與配電器的制造材料、加工工藝等有關，而且還和配電變壓器的運行方式有很大的關系。因此優化配電變壓器的運行方式是配電變壓器節能降耗的關鍵。我國目前采用的仍然是傳統的配電變壓器的運行方式，這種傳統的變壓器的運行方式不夠合理，導致了變壓器的運行能耗很高，達不到經濟性的要求。。在實際配電系統中，可以采用無功耗補償的方式。具體措施為，在配電系統中安裝并聯變壓器無功補償元件，這樣可以提供感性負載所消耗的無功功率。常用的方式還包括，一是配電變壓器的分組補償，在低壓安裝并聯無功耗元器件。二是采取先進的技術手段保持變壓器運行時三項符合長期處于平衡的工作狀況。此外降低配電變壓器運行損耗一個重要技術手段就是通過調整三相負荷的平衡性使配電變壓器基本處于平衡。在實際配電變壓器中，當三相負荷不平衡時，會導致負序電壓，使系統電壓發生波動，因此也影響了配電系統的能耗。配電變壓器三相不平衡時，不僅增加了自身的能耗，還會增加線路的損耗，因此必須要進行三相電的平衡。

對于變壓器設備來說，干式變壓器的差動保護是變壓器的主保護，是按循環電流原理裝設的。變壓器差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在繞組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按循環電流法接線，即如果兩側電流互感器的同級性端都朝向母線側，則將同級性端子相連，并在兩接線之間并聯接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。從理論上講，正常運行及外部故障時，差動回路電流為零。實際上由于兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動回路中仍有不平衡電流Iumb流過，此時流過繼電器的電流IK為Ik=I1-I2=Iumb要求不平衡點流應盡量的小，以確保繼電器不會誤動。當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動回路中由于I2改變了方向或等于零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即 　　Ik=I1+I2=Iumb能使繼電器可靠動作。變壓器差動保護的范圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連接這些設備的導線。由于差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區內故障時，可以瞬時動作

隨著工業的發展，開關電源功率不斷提升，工作頻率２０ｋＨｚ以上、輸出功率超過３０ｋＷ的變壓器如選用傳統鐵氧體材料，加工難度加大，批量一致性及溫度穩定性都會存在問題，且變壓器體積大，不能滿足電源高頻與小型化的發展需求。快速凝固技術制備的鐵基納米晶軟磁材料因其高飽和磁感應強度、高磁導率、低損耗、良好的溫度穩定性、加工周期短、加工過程環保、產品批量一致性及溫度穩定性好等一系列優點，在大功率高頻功率變壓器上**應用價值。經過多年的發展，納米晶軟磁材料已經在逆變焊機電源、電流互感器、開關電源、電磁兼容器件等中得到了廣泛的應用。目前市場上普通的鐵基納米晶軟磁材料厚度約３０μｍ，且因納米晶材料呈薄帶狀、材料較脆、易折斷、對應力非常敏感，在加工使用過程中，一旦受外力影響，磁性能會大幅惡化，因此在應用時一般將其繞制成環狀或馬蹄形狀，并裝入護盒。這種結構形狀單一、鐵芯窗口利用率低、器件的工作溫度受保護盒材料影響大，散熱差、變壓器漏感大，容易產生噪聲，這些問題導致了其應用的局限性，不能應用于大功率高頻變壓器，也不能用于制造復雜形狀的變壓器。新型的納米晶功率變壓器鐵芯采用厚度為２４μｍ的納米晶材料，經過熱處理與固化處理，可以有效解決上述問題。固化成型鐵芯相對于傳統護盒的變壓器鐵芯，具有明顯優勢：（１）納米晶鐵芯整體固化，纏繞絕緣膜后強度能夠達到繞線的要求，可以直接進行變壓器繞制；（２）固化后的納米晶鐵芯釋放了鐵芯內徑和外徑因保護盒增加的部分尺寸，鐵芯整體體積減小，特別是內窗口尺寸可以增大３～５ｍｍ，散熱空間更大，變壓器工作安全性提高；（３）減少了保護盒材料對器件工作安全性的影響，節省了保護盒結構設計以及開模具的周期及輔料的質量管控；（４）納米晶變壓器鐵芯設計規格可以更靈活，鐵芯有環形、矩形、Ｃ型多種可選，為變壓器的設計及后期線包的繞制提供了更多的選擇方案。中國鋼研科技公司安泰公司以ＦｅＳｉＢＣｕＮｂ合金納米晶薄帶軟磁材料為對象，研究了功率變壓器用的納米晶鐵芯的技術要點。他們的實驗證明：在相同頻率條件下，２４μｍ的薄帶比常規３０μｍ的薄帶損耗低，在２０ｋＨｚ、０.５Ｔ下，２４μｍ薄帶比普通３０μｍ帶材損耗低４０％。固化成型處理后因鐵芯迭片間受到固化劑粘接的影響，鐵芯內部產生局部應力，會增加損耗，損耗變化量均值在１０％～１５％之間。固化劑濃度對鐵芯損耗和磁導率有影響，應選擇*佳固化劑配比。超過*佳配比后，鐵芯損耗增加較大，這是因為固化劑濃度增加后，鐵芯固化的效果增強，鐵芯內部迭片間所受應力增大，導致損耗增加。

硅鋼片，英文名稱是silicon steel sheets， 是一種含碳極低的硅鐵軟磁合金,一般含硅量為0.5～4.5％。加入硅可提高鐵的電阻率和**磁導率,降低矯頑力、鐵芯損耗（鐵損）和磁時效。主要用來制作各種變壓器、電動機和發電機的鐵芯。世界硅鋼片產量約占鋼材總量的1％對硅鋼性能的要求 主要是：①鐵損低，這是硅鋼片質量的*重要指標。各國都根據鐵損值劃分牌號，鐵損愈低，牌號愈高。②較強磁場下磁感應強度（磁感）高，這使電機和變壓器的鐵芯體積與重量減小，節約硅鋼片、銅線和絕緣材料等。③表面光滑、平整和厚度均勻，可以提高鐵芯的填充系數。④沖片性好，對制造微型、小型電動機更為重要。⑤表面絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。⑥基本無磁時效。