高娃

摘  要：配电变压器是电力运行系统的重要组成部分，其电能输出损耗量较大。在碳中和目标下优化配电电压器尤为重要，研究碳中和目标下配电变压器低碳优化设计。通过调整供电电压水平，改良变压器指标计算模型，优化无功补偿线路实现分区控制，从而达到配电变压器低碳优化目标。实验结果表明，配电变压器优化后与优化前相比，月耗电量平均可以减少24.46 KWh，优化过后有效控制电能损耗量，优化配电变压器具有重要意义。

关键词：碳中和;配电变压器;电压水平;配电控制模型;无功补偿路线;

0引言

为了保护人类生存环境提出了碳中和目标，在社会中，每个人都会排放二氧化碳，企业和团体在发展时，也会排放大量的二氧化碳。我们通过节能减排的方法和节能手段抵消我们在生活和生产中产生的二氧化碳含量，这就是碳中和目标内容。可以有效保护环境。越来越多企业和大型活动在碳中和目标下采用环保的新型技术和材料[1]。在碳中和目标下，人们的生活更加绿色健康，社会生产才能更加持续化，从而真正实现整个社会的绿色发展。在碳中和目标下，越来越多的电力企业重视低碳节能，其中优化配电变压器就是节能的最好方式。配电变压器在进行工作时，会产生大量电能损耗，会产生大量二氧化碳，配电变压器产生损耗主要分为两个部分，分别是涡流损耗和磁滞损耗，所以需要对配电变压器进行优化，降低二氧化碳排放量。

1碳中和目标下配电变压器低碳的优化设计

1.1 调整供电电压水平

配电变压器在电力运行系统中发挥着重要作用，它是供电系统动能来源，所以电力企业在进行节能减排时，更重视配电变压器的优化设计，在优化后，可以达到配电变电压的低碳节能效应。配电变压器在进行电力输出时，由于配电变压器本身原因，导致部分电能流失损耗掉了，所以优化配电变压器降低电能损耗尤为重要。配电变压器是控制供电电压的主要设备，供电电压的大小会影响变压器电能损耗程度，可以根据区域内用电使用情况实行电压控制，把电压水平控制在合理范围之内，调整供电电压水平，实现变压器低碳节能。我们在提供电力之前，需要利用大数据分析方法，了解每个区域具体用电总量和阶段用电情况以及区域内变压器容量大小。因为时间段不同，用电量也有很大差异，所以需要制定阶段性供电压力水平，不断优化配电变压器电压层次，从而达到低碳效果。

1.2改良变压器配电控制模型

对配变进行优化时，需要改进配变的模型，优化后的模型可以提高配变的经济指标、性能指标和环境指标[2]。经济指标就是将变压器损耗电能降低到最小值，节约供电和运行成本;配电变压器性能指标指的是在改良基础上提高供电效率和稳定性;环境指标就是变压器低碳追求的目标，要减少二氧化碳排放量，保护环境，电能损耗会产生很多二氧化碳，所以控制电能损耗可以降低二氧化碳排放量。在变压器配电控制模型中可以用线性函数控制指标，如公式（1）所示。

公式（1）中M表示各个指标的优化量，指标优化量属于H可行性域集，其中f（M）表示目标函数，不等式约束因子和等式约束因子分别用Fi和Ki表示。优化指标计算模型，为实际变电器优化打下坚实基础，通过配电控制模型，可以计算出各个指标最优化值，可以更加精准的控制配电变电器电压值。

1.3优化无功补偿线路实现分区控制

在配电变电器装置中优化无功补偿线路，无功补偿线路是提高电能输出最重要的设备之一，能够有效控制电能损耗，所以加强对无功补偿线路的优化，可以减少更多电能输出时带来的损耗[3]。无功补偿线路由补偿装置组合而成，所以在进行优化时，一定要选择合理的零件设备，最大程度减少电能损耗，提高电能质量。如图1所示，表示无功补偿线路图。

在无功补偿路线中安装自动调容设备，可以将无功补偿线路进行串联和并联，在串联和并联线路基础上，设置调容开关。调容开关可以起到控制作用，如果没有采用无功补偿线路装置，在配电变压器在进行电能输出时，输出的电力可能超出区域需求量，导致很多电能在输出途中出现浪费情况[4]。而调容开关能够有效解决这一情况，它可以通过配电变压器装置下的自动感受器，接收实际用电数据，根据反馈回来的数据分析输出用户用电需求量，根据区域用电需求实现区域控制，确保电力输出能够得到有效利用，优化无功补偿线路可以控制输出电能量，自动调节电压压力。

2实验验证

2.1实验准备

配电变压器分为非晶合金配电变压器和冷轧硅钢配电变压器两种类型，为了实现非晶合金和冷轧硅钢配电变压器低碳目标，分析配电变电压在优化后的低碳节能效应。在进行实验验证之前，我们将A1、A2、A3、A4、A5区域的住房用电配电作为测试背景条件，经调查，该区域住户用电基本信息，如下表1所示。

根据表1可以了解到每个区域用户总数，由于某种因素，入住率达不到百分之百，所以我们要调查这个区域内用户的入住率。根据5个区域入住率的多少，投入不同容量的配电变压器，采用变压器无功损耗计算方法，计算出五个区域优化前后配电变压器电能损耗量。计算公式如下所示。

公式（2）中，A表示配电变压器的电能损耗量，用h表示空载无功损耗，将负载波动损耗系数表示为m，kt和q分别表示为平均负载系数和额定负载漏磁功率。利用上述公式计算出5个区域电量损耗值，将配电变压器优化前后的电能损耗值进行对比。

2.2实验结果

为了响应国家碳中和目标，对配电电压器进行优化，我们将配电变压器优化前后进行对比，研究优化后电能损耗量。选取5个配电变压器容量和入住率不同的区域，配电变压器优化前后电能损耗量如图2所示。

由图2可知，配电变压器优化后与优化前的月耗电量进行对比，在配电变压器容量相同时，优化后的配电变压器月耗电量均比优化前减少了。根据计算得出，在配电变压器容量为50kVA、100 kVA、150 kVA、200 kVA、250 kVA优化后月耗电能分别减少了，17.8 KW.h、28.4 KW.h、29.7 KW.h、34.8 KW.h、11.6 KW.h。优化后月耗电量能够平均减少24.46 KW.h。在碳中和目标下进行配电变压器的优化，能够有效减少电能的损耗，从而实现配电变压器节能减排。

3结束语

本文通过选取高效能非晶合金配電变压器，对配电变压器低碳计算模型进行优化，最终采用无功补偿线路实现分区控制，可以有效降低二氧化碳排放量，分区控制可以减少配电变压器工作功率，从而达到低碳目标。本文只对配电变压器的节能效果进行分析，没有考虑配电效能是否满足需求，希望在下一次研究中在配电效能稳定的基础上对低碳配电变压器进行进一步优化。

参考文献

[1] 屈博，刘畅，李德智，等. “碳中和”目标下的电能替代发展战略研究[J]. 电力需求侧管理，2021，23（2）：1-3+9.

[2] 广魁，赵遵龙，王灏. 高过载配电变压器的优化设计[J]. 中国新技术新产品，2019（23）：58-59.

[3] 陈卓，孙竹. 节能配电变压器铁心制造技术及选材分析[J]. 电工钢，2020，2（Z1）：11-13.

[4] 刘政.节能型配电变压器的优化设计及其软件开发[J].中国新技术新产品，2019（2）：75-76.

3325500338224