《建筑电气设计中的变压器节能分析讨论》
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摘要：建筑行业是传统的能源消耗型领域,而变压器不仅是建筑工程电气系统中的重要组成部分,同时也是产生能源损耗的关键环节之一,其在输配电系统中的电能损耗在总损耗量的占比能够达到40%～50%左右.所以必须采取有效的節能设计方法,根据建筑电气系统的实际情况,合理选择节能型变压器设备和容量,并通过优化变压器的运行方式、无功补偿以及抑制谐波等方式来减少变压器对电力能源的损耗,提高建筑电气系统的整体节能效果.鉴于此,本文对建筑电气设计中的变压器节能分析进行分析,以供参考.
关键词：建筑工程;电气设计;变压器;节能分析
1 引言
为了有效提高建筑电气系统的节能效果,设计人员应根据建筑工程的实际情况以及电气系统运行的具体要求来合理选择变压器设备的型号以及容量,并结合建筑功能特点来合理设计变压器设备的运行方式.同时,设计人员还可以通过提高功率因素以及采用无功补偿装置等方式来减少变压器的电力能源损耗.此外,对于变压器所产生的谐波问题也可以根据情况采取被动和受端治理等方式来减少能耗,从而达到建筑电气节能设计的目的.
2 概述建筑工程电气系统中的变压器节能设计
建筑工程电气系统变压器节能设计的主要目的是在保证电气系统正常运行的基础上降低变压器的损耗.通常变压器能效包括静态能效以及动态能效两部分.其中静态能效主要是变压器设备在加工制造过程中通过新技术工艺和新材料的应用来使其固有损耗降低.而动态能效则主要指的是变压器设备运行中受相关动态参数因素的影响而产生的损耗.目前在大多数建筑工程电气系统末端中广泛使用了容量较大的变压器（2000kVA容量级以上）,电压等级10kV的变压器设备,此类变压器设备在运行过程中会产生大量的电能损耗,因此是建筑电气节能设计中的重点环节.而变压器的节能效果也将直接关系到建筑工程整体电气系统节能设计水平,对建筑行业的可持续性发展也具有十分重要的意义.
3 开展电力变压器电气高压试验的必要性
在电力系统当中对于电力变压器的应用,产生的效果十分显著,可使安全事故发生的概率明显降低,对系统的稳定运行给予保障.因此,针对变压器的性能以及可靠性有着非常高的要求,这便需要制造厂家在材料选择、制作过程中有非常严格的要求,以便对生产的产品质量、安全标准给予保证,使其性能达到最优,从根本上对安全事故发生的概率进行降低,使电力系统的运行安全得到保障.为了实现这一目标,需要在投入变压器之前对电气高压试验技术性能以及可靠性实施相应的检测,并对其实施详细的记录.在正式投入后需要在日常检修借助试验详细评估运行性能以及状态,如发现运行出现异常情况,需要及时查看原因,并做好之后的养护工作,有益于设备使用寿命的提升.
4 电力变压器电气高压试验条件
4.1 温湿度控制
温度以及湿度是对电力变压器电气高压试验控制的有效条件,通常需要在室内进行实验,其中要结合实验参数以及数据信息控制温湿度,一般情况下,相应的温度需要把控在-20～10℃.如果温度过高或者温度过低,都会对最终的结果产生影响.此外,还要对湿度进行控制,湿度要尽量量小一些,保障在相对干燥的条件下实施实验,这样可使实验的精准性有所提高.如在外部进行实验,对于温湿度的控制会有很大的难度,需要对室外天气情况进行提前分析,根据气象信息对最佳的时间段进行选择,以便将一些不良的条件进行排除,尽量避免对最终结果造成的影响.
4.2 额定电压
在实施电气高压试验的过程中,还需要对额定电压以及容量进行重视和把控,针对额定电压实施深度分析以及集中整合.其中,要保障电力变压器,以便对维持良好的散热效果给予保障,对达到实验环境以及变压器的自身条件标准给予确定,为设备的稳定运行创造相应的条件.在具体操作的过程中,要将电力变压器自身的运行状态作为相应的依据,合理地对电力变压器额定电压以及容量数值进行调节,以便为设备的运行提供相应的保护.
5 建筑工程电气系统中的变压器节能设计分析
5.1 变压器容量的合理选择
设计人员应根据建筑工程中电气系统的实际荷载以及等级来合理选择变压器设备的台数和容量,并在保证满足所有用电负载正常运行的基础上,提高容量设计的经济性.在设计实践中,如果建筑工程的电气系统主要为负荷时,设计人员可以只配置1台变压器设备;如果建筑电气系统的负荷达到了2级以上时,则应配置2台以上的变压器设备.同时设计人员还要根据建筑功能来合理区分生活区负荷以及动力负荷,以确保其运行的稳定性.如果建筑电气系统中存在不同计量等级负荷时,则应分别设计相应的变压器设备.此外,当用电内负荷需要远距离输电或者负荷为关键节点时,设计人员则应采取专门设置具有一定独立性的变压器设备的方式来确保其供电的稳定性.当变压器台数确定后,设计人员还应通过TOC等先进的算法来对变压器设备的具体经济容量进行计算分析,从而减少变压器的空载损耗,实现变压器节能设计的目的.
5.2 抑制变压器谐波的设计方法
建筑电气系统中的变压器损耗还会受到系统谐波问题的严重影响,因此设计人员可以通过抑制谐波的方式来使变压器损耗降低.目前在建筑工程的节能设计中主要采取被动治理以及受端治理这两种方式来抑制谐波,以达到变压器节能的目的.对于受谐波影响明显的变压器设备可以采取受端治理措施来增强其谐波抗干扰能力.目前在建筑工程电气系统中可以通过采用Dyn11方式来作为变压器连接组别.由于Dyn11接线形式可以使谐波电流在其绕组内部形成环流,这样就能够有效防止变压器两侧谐波电流产生耦合传递作用,实现了抑制谐波的目的.不过在设计中采用这种绕组接线方式时必须注意其在抑制谐波产生的同时会增加变压器的谐波功率,因此需要采取相应的耐高温措施.此外,设计人员也可以采用滤波器设备防止谐波进入电流系统,这样也可以起到抑制谐波、降低变压器损耗的效果.
5.3 自然功率因素提高的有效方式
当变压器设备在轻载以及空载条件下运行时,其无功达到了约20%,严重影响了自然功率系数,因此设计人员应根据实际情况来提高变压器设备选型的合理性,从而通过自然功率因数的提高来减少变压器的损耗,从而改善其节能效果.
6 结束语
电气高压试验技术,具体来说便是对电气设备运行状态进行检验以及评测设备作业的一项可靠技术,可以为电机、变压器等一系列电气设备的运行管理提供相应的技术支持,无论是刚购买的新设备,还是维修后的电气设备,在正式投入前都需要进行电气高压试验,以便对其性能以及相应的运行状态进行检测.因此,设备制造方、现场安装施工方以及运行方等有关现场交接以及检测的单位,都需要具备相应的电气高压试验技术条件和试验设备,对电气设备的安全可靠运行给予保障,在某种程度上使电力设备的安全稳定作用得到了提升和进一步维护.可见变压器电气高压试验技术在电力系统当中所承担的作用十分关键.
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电气设计引用文献:
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