一、標(biāo)準(zhǔn)制定背景

    電力變壓器(包括輸電變壓器和配電變壓器)是國民經(jīng)濟各行業(yè)中廣泛使用的電氣設(shè)備。由于使用量大、運行時間長，變壓器在選擇和使用上存在著很大的節(jié)能潛力，尤其對量大面廣的10kV中小型變壓器(即配電變壓器)而言,更為顯著。降低變壓器損耗，提高供配電效率，是目前世界各國普遍關(guān)注的問題，也是我國政府抓工業(yè)產(chǎn)品節(jié)能的重點。

    自2002年以來，由于我國國民經(jīng)濟一直保持著高速增長，人民生活水平不斷提高，電力供應(yīng)則出現(xiàn)緊缺現(xiàn)象，電網(wǎng)負(fù)荷特性進一步惡化，最高負(fù)荷持續(xù)攀升。2002年有12個省級電網(wǎng)出現(xiàn)拉閘限電、2003年有23個省級電網(wǎng)拉閘限電，2004年拉閘限電的范圍擴大到24個省級電網(wǎng)。同時我國輸配電損耗占電力產(chǎn)量的比重也進一步增加（如圖1所示），這種狀況使我國電力利用率降低，造成巨大的電力浪費。因此，提高我國輸配電運行效率，降低變壓器損耗已是我國節(jié)能工作的當(dāng)務(wù)之急。

    1998年1月1日實施的《中華人民共和國節(jié)約能源法》明確提出了節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證制度和高耗能產(chǎn)品淘汰制度，2005年我國政府開始對節(jié)能產(chǎn)品所得稅優(yōu)惠政策進行研究，擬在2006年開始對包括配電變壓器在內(nèi)的六種產(chǎn)品實施所得稅優(yōu)惠政策。為配合《中華人民共和國節(jié)約能源法》和稅收優(yōu)惠政策的實施，提高配電變壓器的能源利用效率、降低其損耗，引導(dǎo)企業(yè)的節(jié)能技術(shù)進步，提高配電變壓器產(chǎn)品在國際市場競爭力，在國家發(fā)改委的統(tǒng)一安排下，提出了制訂我國配電變壓器的能效標(biāo)準(zhǔn)，隨即我國能效標(biāo)準(zhǔn)的歸口單位：全國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會向原國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局申報制訂國家標(biāo)準(zhǔn)《配電變壓器能效限定值與節(jié)能評價值》項目，經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，該項目被列入了國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會《2002年制修訂計劃 國家標(biāo)準(zhǔn)項目計劃》（項目編號：20020406-Q-424）。為使該標(biāo)準(zhǔn)能夠順利地制訂、宣貫、貫徹，所以該標(biāo)準(zhǔn)由全國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（后簡稱“全國能標(biāo)委”）、全國變壓器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會聯(lián)合起草。

二、國外配電變壓器工作概況

1.美國

    在美國，現(xiàn)在正在使用的變壓器超過4,000萬只，據(jù)美國專家分析，配電變壓器每年的電耗大約為61TWh，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)氣體為45Mt CO2。輸配電公司每年購買1百多萬臺新變壓器，如果將輸配電公司變壓器的平均效率提高千分之一，每30年可以減少18Mt CO2的溫室效應(yīng)氣體。

    因此，美國已經(jīng)對配電變壓器實施“能源之星”項目。此項目為自愿性，加入公司同意按照一種標(biāo)準(zhǔn)方法體系，根據(jù)成本對變壓器進行總體分析，并購買成本效益達到能源之星標(biāo)準(zhǔn)的變壓器。目前，參與“能源之星”的生產(chǎn)部門已經(jīng)覆蓋了市場的80%。

    1996年美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)出版了一套用于確定配電變壓器能效的準(zhǔn)則(TP-1-1996)。1998年，NEMA又出版了一種用于檢測變壓器能量消耗的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法(TP-2)。

2.澳大利亞與新西蘭

    澳大利亞政府正準(zhǔn)備通過立法的方法進一步提高變壓器的效率。促使澳大利亞政府提高變壓器效率的另一個原因是通過減少電力消耗來減少溫室效應(yīng)氣體的排放量。目前澳大利亞已完成配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)的制定過程。

3.墨西哥

    墨西哥在制定和實施最低能效標(biāo)準(zhǔn)和能效標(biāo)識方面，居于發(fā)展中國家的領(lǐng)先位置。其大部分工作都借鑒美國的經(jīng)驗，并根據(jù)當(dāng)?shù)匾�求制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

    根據(jù)有關(guān)法律規(guī)定，墨西哥有兩種類型的標(biāo)準(zhǔn)：自愿參與型NMX(墨西哥標(biāo)準(zhǔn))和強制參與型NOM(墨西哥正式標(biāo)準(zhǔn))。NOM是由聯(lián)邦秘書處根據(jù)規(guī)定的適用范圍頒布的，提出了最低能效性能水平要求和用來確定設(shè)備性能的檢測程序。

    NOM-002-SEDE-1999是1999年生效的，包括配電變壓器的能效和安全兩個方面的標(biāo)準(zhǔn)。列出了配電變壓器需要達到的最低能效水平和允許最高能耗。NOM-002-sede-1999中還規(guī)定了計算能耗所使用的檢測方法(NMX-J-169-ANCE)，并允許年總產(chǎn)量低于9,000kWA的生產(chǎn)商，在達到規(guī)定的要求時可以申請一定的過渡期

4.加拿大

    1992年加拿大通過了能源效率法，其中規(guī)定由聯(lián)邦政府制定和執(zhí)行有關(guān)能耗產(chǎn)品的最低能量性能標(biāo)準(zhǔn)(MEPS)和能耗產(chǎn)品的標(biāo)識要求方面的法規(guī)，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)。1995年，根據(jù)該法案制定的首部法規(guī)生效。
  
隨后，加拿大自然資源部(NRCan)提出了油浸式和干式變壓器的最低能源性能標(biāo)準(zhǔn)。1997年，該部向廣大股民發(fā)布了一項提案，并廣泛征詢意見。標(biāo)準(zhǔn)為了鼓勵人們提高能源效率，規(guī)定了應(yīng)該達到的最低能效值(%)。此標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為：

    額定功率為10-833kVA的單相油浸式變壓器；

    額定功率為15-3000kVA的三相油浸式變壓器；

    額定功率為10-833kVA的低壓干式變壓器；

    額定功率為15-2500kVA的中壓干式變壓器；

5.歐盟

    歐盟電力每年約消耗2500TWh，德法英意四國就占去2/3。在歐洲，配電系統(tǒng)中變壓器的損耗占配電系統(tǒng)損耗的40%，配電變壓器損耗約占總發(fā)電量的2％，占電力系統(tǒng)全部損耗的1/3，相當(dāng)于5.1百萬個家庭的年用電量或歐洲最大的三座火力發(fā)電廠的發(fā)電量。

6.日本

    為了降低能源消耗，日本在節(jié)能工作中也非常重視能效標(biāo)準(zhǔn)的制定，目前已經(jīng)制定出包括冰箱、空調(diào)、電視機和汽車等一些設(shè)備的能效標(biāo)準(zhǔn)。近來，日本又在開展配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

    日本配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)適用于油浸式和樹脂澆注式配電變壓器，不適用于發(fā)電機變壓器、輸電變壓器、使用量非常少的變壓器或用于特殊場合的變壓器。日本政府規(guī)定，新生產(chǎn)的油浸式變壓器應(yīng)在2006年達到新標(biāo)準(zhǔn)的要求，樹脂澆注式變壓器應(yīng)在2007年達到新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

三、中國變壓器節(jié)能技術(shù)的發(fā)展

    就變壓器節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程看，我國變壓器歷經(jīng)了Sj、S7、S9、S11等幾個系列的替更過程，目前S7型產(chǎn)品已經(jīng)被市場所淘汰，S9型節(jié)能產(chǎn)品成為市場主流，而 S11節(jié)能型產(chǎn)品的市場規(guī)模正在加長。在推廣S11的市場過程中，S11的銷售價格比S9的平均高出14.2%，所以價格仍是影響S11變壓器普及推廣的主要因素。
目前新S9產(chǎn)品雖已廣泛地占領(lǐng)了市場，但隨著經(jīng)濟的發(fā)展，用戶（特別是農(nóng)網(wǎng)，變壓器負(fù)荷率較低）對“11”型產(chǎn)品的需求逐步增長。這就要求我們設(shè)計出可靠性高、損耗更低的新產(chǎn)品。S11型疊鐵心變壓器是在新S9成熟的技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的，在保持產(chǎn)品可靠性的前提下，其性能指標(biāo)有了較大提高。

    S11卷鐵芯配電變壓器改變了傳統(tǒng)的疊片式鐵芯結(jié)構(gòu)，采用特制的鐵芯成形機將電工鋼帶繞制成環(huán)形鐵芯，經(jīng)過真空退火后，用專用繞線機將線圈直接纏繞在鐵芯柱上，有效地降低變壓器自身損耗和噪音，達到節(jié)能環(huán)保的效果。S11卷鐵芯配電變壓器與傳統(tǒng)的疊片式變壓器相比較，有以幾個特點：

    節(jié)約原材料，硅鋼片無橫剪工序，廢料少，材料利用率高。 

    節(jié)能，卷鐵芯充分利用硅鋼片的取向性，消除了因磁路與硅鋼片取向不一致而增加的損耗。 

    改善供電品質(zhì)，卷鐵芯無需消耗接縫的磁化容量，減小激磁電流，提高了功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)線損。 

    噪音低，卷鐵芯是一個無接逢的整體，運行時振動小，噪音只40dB左右。 

    機械化程度高，可提高生產(chǎn)效率。

四、我國變壓器的運行及能耗狀況

    我國變壓器行業(yè)發(fā)展保持了較好的增長勢頭，變壓器中的35KV以下中小型配電變壓器，因1997年國家啟動了城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程，增長勢頭旺盛。1999年變壓器行業(yè)積極推廣相對S9型新型變壓器，并逐漸停止了S7型變壓器的生產(chǎn)。1999年-2001年中國變壓器產(chǎn)量增長率達12%-17% 。

    中國配電變壓器在臺數(shù)上占主要比重，配電變壓器中油浸式變壓器占主要比重。目前除有少量的S11系列的變壓器外，S9系列占目前配電變壓器產(chǎn)量的絕大部分。在10kV變壓器產(chǎn)量中，干式（SC9）占27.86%、油浸S9占66.26%、油浸S11占5.88%。

    從1999年開始，干式配電變壓器以較高的速度增長，到2002年增長率達20%以上。

    對于在用變壓器運行效率/電能損耗方面，通過不斷改進設(shè)計，我國變壓器的損耗是不斷降低的，S9與S7相比，空載損耗平均下降了10%左右，負(fù)載損耗平均下降了22%左右。S10與S9相比，空載損耗平均下降了26%，負(fù)載損耗基本相當(dāng)。
 
五、主要技術(shù)內(nèi)容介紹及分析

1. 范圍

    國際上制定能效標(biāo)準(zhǔn)的共同特征是：標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的產(chǎn)品范圍一般限制在技術(shù)成熟、使用普遍、產(chǎn)量大和具有較大節(jié)能潛力的產(chǎn)品上。目前在我國電力變壓器中配電變壓器的數(shù)量占主要比重，其中電壓等級為10kV，油浸式配電變壓器額定容量在30kVA～1600kVA范圍內(nèi)、干式配電變壓器額定容量在30kVA~2500kVA是量大面廣的產(chǎn)品。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，大致包括油浸式和干式兩類。非晶合金鐵心變壓器具有優(yōu)越的節(jié)能性，為引導(dǎo)變壓器在材料和結(jié)構(gòu)上不斷改進，特把非晶合金鐵心變壓器納入該標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

    對于一些特殊用途的配電變壓器，由于結(jié)構(gòu)或材料的限制而達不到該標(biāo)準(zhǔn)要求的，不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。從我國的節(jié)能政策出發(fā)，實施配電變壓器的能效標(biāo)準(zhǔn)是在首先達到標(biāo)準(zhǔn)能效水平上，再提高配電變壓器的其他性能水平。

2．定義

    能效限定值與節(jié)能評價值是能效標(biāo)準(zhǔn)的兩項主要內(nèi)容，能效限定值是配合我國實施《中華人民共和國節(jié)約能源法》中淘汰高耗能產(chǎn)品制度而制定的標(biāo)準(zhǔn)，它是一個強制性指標(biāo)，如果變壓器的損耗高于該指標(biāo)就被認(rèn)為是高耗能產(chǎn)品，變壓器是不能生產(chǎn)或被銷售的，否則要受到法律的處罰。所以能效限定值被定義為“在規(guī)定測試條件下，配電變壓器空載損耗和負(fù)載損耗的標(biāo)準(zhǔn)值”。超過標(biāo)準(zhǔn)值加允許偏差的產(chǎn)品即為不合格產(chǎn)品。在此要進一步說明的是，評價空載和負(fù)載損耗一般有計算值、標(biāo)準(zhǔn)值和保證值三種參數(shù)，經(jīng)過起草組的討論，為了使該標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，在本能效標(biāo)準(zhǔn)中采用“標(biāo)準(zhǔn)值”。

    規(guī)定目標(biāo)能效限定值的目的是為實施超前能效標(biāo)準(zhǔn)。超前能效標(biāo)準(zhǔn)是目前國際上所采用的一種標(biāo)準(zhǔn)實施方式，為了使我國的能效標(biāo)準(zhǔn)的實施方式與國際接軌，所以在配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)中加入了超前標(biāo)準(zhǔn)。目標(biāo)能效限定值提供了一個將在今后某年開始生效的能效限定值指標(biāo)。該指標(biāo)為產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供一個國家能源政策信息，使企業(yè)有一定的時間去提高用能產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)，改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，從而使產(chǎn)品的能效穩(wěn)步提高。

    原規(guī)定目標(biāo)限定值的準(zhǔn)備期為5年，后根據(jù)國家對于配電變壓器能源標(biāo)準(zhǔn)要加快實施指示，將準(zhǔn)備期該為4年。根據(jù)行業(yè)調(diào)查，目前許多企業(yè)已具備生產(chǎn)S11型變壓器的技術(shù)和能力，目前普及S11只是市場需求的問題。另外，將準(zhǔn)備期減少1年將對國家的節(jié)能工作具有重大經(jīng)濟效益。

    節(jié)能評價值是實施節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證的依據(jù)，它是推薦性指標(biāo)，當(dāng)變壓器的損耗等于或低于所規(guī)定的節(jié)能評價值時，該變壓器就可結(jié)合其他指標(biāo)被節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證機構(gòu)評定為節(jié)能產(chǎn)品。獲得節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品將可享受國家鼓勵性節(jié)能政策，并進入政府采購目錄之中。

3．技術(shù)要求

4．1) 能效參數(shù)的確定

    國際上對變壓器能效的評價使用不同的參數(shù)，一些國家，如澳大利亞和美國等使用的效率（%），如歐盟等國使用的空載損耗（W）和負(fù)載損耗（W），而有的國家使用總損耗（W）。

    我國變壓器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一般采用的是IEC標(biāo)準(zhǔn)，所以我國變壓器行業(yè)已習(xí)慣用空載損耗和負(fù)載損耗來評價變壓器的能效。并且在我國變壓器技術(shù)發(fā)展中，我國變壓器能效性能也經(jīng)歷了S7、S9和S11幾個過程。因此，該標(biāo)準(zhǔn)中仍使用空載損耗和負(fù)載損耗作為能效的評價參數(shù)。從目前節(jié)能技術(shù)發(fā)展走向看，降低空載損耗是今后變壓器節(jié)能的主要措施，采用空載損耗和負(fù)載損耗有利于在今后修訂標(biāo)準(zhǔn)時引導(dǎo)企業(yè)提高產(chǎn)品的能效水平。

    近年來，我國工業(yè)、商業(yè)和居民用電量急速增加，其他行業(yè)的用電量也保持增加的趨勢。我國各大電網(wǎng)最大電力負(fù)荷都有持續(xù)上升的現(xiàn)象，增長率最高達22.5%，從而導(dǎo)致配電變壓器負(fù)荷不斷增大，這與美國和澳大利亞等發(fā)達國家配電變壓器負(fù)荷較低的情況不同。所以在我國除了降低空載損耗外，還要嚴(yán)格控制負(fù)載損耗，否則高負(fù)載損耗的配電變壓器一旦流入市場，將會在電力輸送過程中消耗大量能，給國家?guī)�來巨大的損失。

    另外，配電變壓器的實際使用負(fù)荷是在不斷變化著，不同行業(yè)負(fù)荷變化的規(guī)律也不同，更不可能找到適用于所有配電變壓器的負(fù)荷。而采用空載損耗和負(fù)載損耗對配電變壓器的能效進行評定也可以回避變壓器的實際使用負(fù)荷問題。

    我國能效標(biāo)準(zhǔn)都是對產(chǎn)品本身的能源利用特性進行規(guī)定，以此設(shè)定產(chǎn)品進入市場的門檻或獲得節(jié)能認(rèn)證指標(biāo)。而產(chǎn)品是否在更為經(jīng)濟條件下運行則是產(chǎn)品經(jīng)濟運行標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的內(nèi)容。能效標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟運行標(biāo)準(zhǔn)雖然都屬于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，但它們規(guī)定的節(jié)能角度不同，其性質(zhì)和用途也不相同，因此，在產(chǎn)品能效標(biāo)準(zhǔn)中都不規(guī)定產(chǎn)品的經(jīng)濟運行指標(biāo)。

    2）能效限定值和節(jié)能評價值的確定

    目前我國配電變壓器S7型產(chǎn)品已經(jīng)被市場所淘汰，S9型產(chǎn)品成為市場主流，而 S11節(jié)能型產(chǎn)品的市場規(guī)模正在增長，所以油浸式配電變壓器的能效限定值基于S9的性能指標(biāo)，干式配電變壓器的能效限定值基于SC9的性能指標(biāo)；油浸式目標(biāo)能效限定值基于S11的性能指標(biāo)，干式目標(biāo)能效限定值基于SC10的性能指標(biāo)；油浸式和干式節(jié)能評價值仍基于S11和SC10的性能指標(biāo)，但空載損耗和負(fù)載損耗的允許偏差限定為7.5%，總損耗允許偏差限定為5%。配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)中對能效限定值規(guī)定為：配電變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗應(yīng)不大于標(biāo)準(zhǔn)中表1或表2的規(guī)定，空載和負(fù)載損耗允許偏差范圍應(yīng)符合GB 1094的規(guī)定。

    通過節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證的變壓器，其效率不但應(yīng)達到本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求，其他性能指標(biāo)也要達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。也就是節(jié)能變壓器不但效率高，其它質(zhì)量首先應(yīng)符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。再換句話說，若要申請變壓器節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證，首先該企業(yè)生產(chǎn)的變壓器應(yīng)符合其他標(biāo)準(zhǔn)的要求，達不到其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的變壓器是沒有資格進行節(jié)能認(rèn)證的。因此在標(biāo)準(zhǔn)4.1中規(guī)定了“基本要求”，即“油浸式配電變壓器其他技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T 6451，干式配電變壓器其他技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求應(yīng)符合GB 6450和GB/T 10228”。在配電變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)中對節(jié)能評價值的規(guī)定為：配電變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗應(yīng)不大于表3或表4的規(guī)定，空載和負(fù)載損耗允許偏差范圍應(yīng)在7.5%以內(nèi)，總損耗允許偏差范圍應(yīng)在5%以內(nèi)。

    標(biāo)準(zhǔn)中表3和表4中的節(jié)能評價值只在該能效標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布4年內(nèi)有效，當(dāng)在能效標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布4年之后，表3和表4中的空載損耗和負(fù)載損耗值自動變?yōu)閺娭菩缘哪苄�限定值。那時，企業(yè)再生產(chǎn)高于表3和表4指標(biāo)的配電變壓器，將是違法行為。

    在市場經(jīng)濟體制下，國家今后不會組織產(chǎn)品的統(tǒng)一設(shè)計，同時許多企業(yè)也具備產(chǎn)品的設(shè)計能力，產(chǎn)品型號的命名將是企業(yè)行為，所以某類產(chǎn)品在全國使用同一個型號的現(xiàn)象將越來越少。雖然本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的空載損耗和負(fù)載損耗值是參照S9和S11型的技術(shù)參數(shù)，但是在本標(biāo)準(zhǔn)的實施中卻不依據(jù)產(chǎn)品的型號進行判斷，只要產(chǎn)品的空載損耗和負(fù)載損耗達到本標(biāo)準(zhǔn)的要求就是合格產(chǎn)品。