高效率配電變壓器

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在電力系統中，配電變壓器是電網的關鍵組成部分之一。它用於將電壓降低到住宅、商業和工業應用合適的電壓水平。

配電變壓器基本上是高壓輸電線路和低壓配電線路之間的連線。

在智慧電網配電系統中，使用了一種特殊設計的配電變壓器，稱為高效率配電變壓器 (HEDT)。這種變壓器的設計使其能量損失最小，效率高於普通配電變壓器。在智慧配電電網中使用HEDT可節約能源並降低運營成本。

閱讀本章，瞭解高效率配電變壓器、其結構、特性和優勢。

高效率配電變壓器介紹

高效率配電變壓器 (HEDT)是一種特殊型別的配電變壓器，其設計目的是降低能量損失並提高執行效率。與任何其他型別的配電變壓器類似，高效率配電變壓器也能夠將輸電線路的高壓水平轉換為適合住宅、商業或工業應用的較低電壓水平。

通常，高效率配電變壓器的能源效率非常高，通常在96%到99%之間。在智慧電網中使用高效率配電變壓器的主要目標是：

• 減少能量損失
• 節約能源
• 降低運營成本
• 減少對環境的影響等。

因此，高效率配電變壓器同時解決了經濟和生態方面的問題。

高效率配電變壓器的特性

典型的⾼效能配電變壓器具有以下主要特性：

能量損失最小

高效率配電變壓器的設計使其鐵損和銅損最小。這是透過改進的設計和組裝工藝、增加繞組的橫截面積以及使用具有更好磁性的芯材來實現的。

降低冷卻損失

高效率配電變壓器配備高效的冷卻技術。透過減少鐵損和銅損等其他能量損失，也可以減少冷卻損失。

良好的芯材

在高效率配電變壓器中，鐵芯由非晶態材料製成，具有較低的磁滯損耗和渦流損耗。這進一步提高了變壓器的效率。

什麼是非晶態材料？

非晶態材料是非晶體材料，具有隨機的原子結構。在非晶態材料中，沒有對稱軸，其組成原子在材料本體內隨機分佈。

非晶態材料是透過快速凝固液態合金而產生的。此過程可產生特定的磁效能和極低的能量損失特性。

非晶態材料的非晶結構在變壓器中使用時具有以下技術優勢：

• 降低鐵損，即磁滯損耗和渦流損耗
• 增強的磁效能，如高滲透率
• 高的耐溫能力等。

高效率配電變壓器的結構

下圖顯示了典型的⾼效能配電變壓器（也稱為非晶態配電變壓器）。

此處解釋了⾼效能配電變壓器的主要元件：

• 磁芯 - 磁芯是變壓器的主要部件，它為磁通提供閉合路徑。在高效率配電變壓器中，磁芯由薄的非晶態金屬帶組成。
• 高壓繞組 - 非晶態配電變壓器的高壓繞組由圓形銅導體組成。它具有矩形形狀和單線圈結構。
• 低壓繞組 - 低壓繞組也由銅導體組成，但形狀為矩形。其結構可以是螺旋形、螺旋形或箔型。
• 絕緣材料 - 在高效率配電變壓器中，使用高階絕緣材料來提供鐵芯和線圈之間的絕緣，並防止短路。
• 冷卻系統 - 高效率配電變壓器的冷卻系統旨在以更快的速度散發熱量以提供更好的冷卻。它可以為空氣冷卻或油冷卻。

高效率配電變壓器生產為單相或三相單元，具有三柱或五柱鐵芯結構。這些變壓器的額定容量通常高達10 MVA。

關於高效率配電變壓器，還需要注意的是，與由矽鋼製成的鐵芯相比，它們的鐵芯橫截面積較大。這是因為非晶態帶的飽和指數較低。因此，高效率配電變壓器具有更大的物理尺寸。

非晶態變壓器的節能和經濟效益

非晶態變壓器具有以下重要的節能和經濟效益：

• 在非晶態變壓器中，空載損耗與具有矽鋼芯的傳統配電變壓器相比非常低。這導致變壓器內的能量損失減少，並提高了節能效果。
• 由於能量損失減少，非晶態配電變壓器的執行成本較低。從長遠來看，這一優勢使這些變壓器具有經濟效益。
• 非晶態配電變壓器在過勵磁階段表現更好。
• 由於節能和降低運營成本，非晶態配電變壓器具有更好的投資回報率。
• 非晶態變壓器中減少的能源消耗有助於最大限度地減少CO2、SO2和其他溫室氣體的排放。

高效率配電變壓器的優勢

與傳統配電變壓器相比，高效率配電變壓器具有多種優勢。以下是高效率配電變壓器的一些主要優點：

• 顧名思義，這些變壓器具有較高的整體效率，從而提高了節能效果。
• 由於使用了高質量的材料和先進的設計和製造技術，高效率配電變壓器的壽命更長。
• 高效率配電變壓器具有堅固的結構，因此需要較少的維護。
• 這些變壓器提高了配電系統的整體效率。這帶來了許多環境效益，例如可持續能源系統、減少碳足跡和溫室氣體排放。

結論

高效率配電變壓器是一種特殊設計的變壓器，它由非晶態金屬製成的磁芯組成，併產生較低的能量損失。這些變壓器用於智慧電網配電系統，以最大限度地減少能量損失，提高系統效率並最大限度地提高節能效果。