一、标准制定背景

    电力变压器(包括输电变压器和配电变压器)是国民经济各行业中广泛使用的电气设备。由于使用量大、运行时间长，变压器在选择和使用上存在着很大的节能潜力，尤其对量大面广的10kV中小型变压器(即配电变压器)而言,更为显著。降低变压器损耗，提高供配电效率，是目前世界各国普遍关注的问题，也是我国政府抓工业产品节能的重点。

    自2002年以来，由于我国国民经济一直保持着高速增长，人民生活水平不断提高，电力供应则出现紧缺现象，电网负荷特性进一步恶化，最高负荷持续攀升。2002年有12个省级电网出现拉闸限电、2003年有23个省级电网拉闸限电，2004年拉闸限电的范围扩大到24个省级电网。同时我国输配电损耗占电力产量的比重也进一步增加（如图1所示），这种状况使我国电力利用率降低，造成巨大的电力浪费。因此，提高我国输配电运行效率，降低变压器损耗已是我国节能工作的当务之急。

    1998年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》明确提出了节能产品认证制度和高耗能产品淘汰制度，2005年我国政府开始对节能产品所得税优惠政策进行研究，拟在2006年开始对包括配电变压器在内的六种产品实施所得税优惠政策。为配合《中华人民共和国节约能源法》和税收优惠政策的实施，提高配电变压器的能源利用效率、降低其损耗，引导企业的节能技术进步，提高配电变压器产品在国际市场竞争力，在国家发改委的统一安排下，提出了制订我国配电变压器的能效标准，随即我国能效标准的归口单位：全国能源基础与管理标准化技术委员会向原国家质量技术监督局申报制订国家标准《配电变压器能效限定值与节能评价值》项目，经国家质量技术监督局批准，该项目被列入了国家标准化管理委员会《2002年制修订计划 国家标准项目计划》（项目编号：20020406-Q-424）。为使该标准能够顺利地制订、宣贯、贯彻，所以该标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会（后简称“全国能标委”）、全国变压器标准化技术委员会联合起草。

二、国外配电变压器工作概况

1.美国

    在美国，现在正在使用的变压器超过4,000万只，据美国专家分析，配电变压器每年的电耗大约为61TWh，产生的温室效应气体为45Mt CO2。输配电公司每年购买1百多万台新变压器，如果将输配电公司变压器的平均效率提高千分之一，每30年可以减少18Mt CO2的温室效应气体。

    因此，美国已经对配电变压器实施“能源之星”项目。此项目为自愿性，加入公司同意按照一种标准方法体系，根据成本对变压器进行总体分析，并购买成本效益达到能源之星标准的变压器。目前，参与“能源之星”的生产部门已经覆盖了市场的80%。

    1996年美国电气制造商协会(NEMA)出版了一套用于确定配电变压器能效的准则(TP-1-1996)。1998年，NEMA又出版了一种用于检测变压器能量消耗的标准检测方法(TP-2)。

2.澳大利亚与新西兰

    澳大利亚政府正准备通过立法的方法进一步提高变压器的效率。促使澳大利亚政府提高变压器效率的另一个原因是通过减少电力消耗来减少温室效应气体的排放量。目前澳大利亚已完成配电变压器能效标准的制定过程。

3.墨西哥

    墨西哥在制定和实施最低能效标准和能效标识方面，居于发展中国家的领先位置。其大部分工作都借鉴美国的经验，并根据当地要求制定相关标准。

    根据有关法律规定，墨西哥有两种类型的标准：自愿参与型NMX(墨西哥标准)和强制参与型NOM(墨西哥正式标准)。NOM是由联邦秘书处根据规定的适用范围颁布的，提出了最低能效性能水平要求和用来确定设备性能的检测程序。

    NOM-002-SEDE-1999是1999年生效的，包括配电变压器的能效和安全两个方面的标准。列出了配电变压器需要达到的最低能效水平和允许最高能耗。NOM-002-sede-1999中还规定了计算能耗所使用的检测方法(NMX-J-169-ANCE)，并允许年总产量低于9,000kWA的生产商，在达到规定的要求时可以申请一定的过渡期

4.加拿大

    1992年加拿大通过了能源效率法，其中规定由联邦政府制定和执行有关能耗产品的最低能量性能标准(MEPS)和能耗产品的标识要求方面的法规，并收集相关数据。1995年，根据该法案制定的首部法规生效。
  
随后，加拿大自然资源部(NRCan)提出了油浸式和干式变压器的最低能源性能标准。1997年，该部向广大股民发布了一项提案，并广泛征询意见。标准为了鼓励人们提高能源效率，规定了应该达到的最低能效值(%)。此标准适用范围为：

    额定功率为10-833kVA的单相油浸式变压器；

    额定功率为15-3000kVA的三相油浸式变压器；

    额定功率为10-833kVA的低压干式变压器；

    额定功率为15-2500kVA的中压干式变压器；

5.欧盟

    欧盟电力每年约消耗2500TWh，德法英意四国就占去2/3。在欧洲，配电系统中变压器的损耗占配电系统损耗的40%，配电变压器损耗约占总发电量的2％，占电力系统全部损耗的1/3，相当于5.1百万个家庭的年用电量或欧洲最大的三座火力发电厂的发电量。

6.日本

    为了降低能源消耗，日本在节能工作中也非常重视能效标准的制定，目前已经制定出包括冰箱、空调、电视机和汽车等一些设备的能效标准。近来，日本又在开展配电变压器能效标准的制定工作。

    日本配电变压器能效标准适用于油浸式和树脂浇注式配电变压器，不适用于发电机变压器、输电变压器、使用量非常少的变压器或用于特殊场合的变压器。日本政府规定，新生产的油浸式变压器应在2006年达到新标准的要求，树脂浇注式变压器应在2007年达到新标准的要求。

三、中国变压器节能技术的发展

    就变压器节能技术发展历程看，我国变压器历经了Sj、S7、S9、S11等几个系列的替更过程，目前S7型产品已经被市场所淘汰，S9型节能产品成为市场主流，而 S11节能型产品的市场规模正在加长。在推广S11的市场过程中，S11的销售价格比S9的平均高出14.2%，所以价格仍是影响S11变压器普及推广的主要因素。
目前新S9产品虽已广泛地占领了市场，但随着经济的发展，用户（特别是农网，变压器负荷率较低）对“11”型产品的需求逐步增长。这就要求我们设计出可靠性高、损耗更低的新产品。S11型叠铁心变压器是在新S9成熟的技术基础上设计开发的，在保持产品可靠性的前提下，其性能指标有了较大提高。

    S11卷铁芯配电变压器改变了传统的叠片式铁芯结构，采用特制的铁芯成形机将电工钢带绕制成环形铁芯，经过真空退火后，用专用绕线机将线圈直接缠绕在铁芯柱上，有效地降低变压器自身损耗和噪音，达到节能环保的效果。S11卷铁芯配电变压器与传统的叠片式变压器相比较，有以几个特点：

    节约原材料，硅钢片无横剪工序，废料少，材料利用率高。 

    节能，卷铁芯充分利用硅钢片的取向性，消除了因磁路与硅钢片取向不一致而增加的损耗。 

    改善供电品质，卷铁芯无需消耗接缝的磁化容量，减小激磁电流，提高了功率因数，降低了电网线损。 

    噪音低，卷铁芯是一个无接逢的整体，运行时振动小，噪音只40dB左右。 

    机械化程度高，可提高生产效率。

四、我国变压器的运行及能耗状况

    我国变压器行业发展保持了较好的增长势头，变压器中的35KV以下中小型配电变压器，因1997年国家启动了城乡电网改造工程，增长势头旺盛。1999年变压器行业积极推广相对S9型新型变压器，并逐渐停止了S7型变压器的生产。1999年-2001年中国变压器产量增长率达12%-17% 。

    中国配电变压器在台数上占主要比重，配电变压器中油浸式变压器占主要比重。目前除有少量的S11系列的变压器外，S9系列占目前配电变压器产量的绝大部分。在10kV变压器产量中，干式（SC9）占27.86%、油浸S9占66.26%、油浸S11占5.88%。

    从1999年开始，干式配电变压器以较高的速度增长，到2002年增长率达20%以上。

    对于在用变压器运行效率/电能损耗方面，通过不断改进设计，我国变压器的损耗是不断降低的，S9与S7相比，空载损耗平均下降了10%左右，负载损耗平均下降了22%左右。S10与S9相比，空载损耗平均下降了26%，负载损耗基本相当。
 
五、主要技术内容介绍及分析

1. 范围

    国际上制定能效标准的共同特征是：标准所规定的产品范围一般限制在技术成熟、使用普遍、产量大和具有较大节能潜力的产品上。目前在我国电力变压器中配电变压器的数量占主要比重，其中电压等级为10kV，油浸式配电变压器额定容量在30kVA～1600kVA范围内、干式配电变压器额定容量在30kVA~2500kVA是量大面广的产品。从产品结构上，大致包括油浸式和干式两类。非晶合金铁心变压器具有优越的节能性，为引导变压器在材料和结构上不断改进，特把非晶合金铁心变压器纳入该标准范围之内。

    对于一些特殊用途的配电变压器，由于结构或材料的限制而达不到该标准要求的，不在本标准范围内。从我国的节能政策出发，实施配电变压器的能效标准是在首先达到标准能效水平上，再提高配电变压器的其他性能水平。

2．定义

    能效限定值与节能评价值是能效标准的两项主要内容，能效限定值是配合我国实施《中华人民共和国节约能源法》中淘汰高耗能产品制度而制定的标准，它是一个强制性指标，如果变压器的损耗高于该指标就被认为是高耗能产品，变压器是不能生产或被销售的，否则要受到法律的处罚。所以能效限定值被定义为“在规定测试条件下，配电变压器空载损耗和负载损耗的标准值”。超过标准值加允许偏差的产品即为不合格产品。在此要进一步说明的是，评价空载和负载损耗一般有计算值、标准值和保证值三种参数，经过起草组的讨论，为了使该标准与产品性能标准相协调，在本能效标准中采用“标准值”。

    规定目标能效限定值的目的是为实施超前能效标准。超前能效标准是目前国际上所采用的一种标准实施方式，为了使我国的能效标准的实施方式与国际接轨，所以在配电变压器能效标准中加入了超前标准。目标能效限定值提供了一个将在今后某年开始生效的能效限定值指标。该指标为产品生产企业提供一个国家能源政策信息，使企业有一定的时间去提高用能产品的节能技术，改进产品结构和生产工艺，从而使产品的能效稳步提高。

    原规定目标限定值的准备期为5年，后根据国家对于配电变压器能源标准要加快实施指示，将准备期该为4年。根据行业调查，目前许多企业已具备生产S11型变压器的技术和能力，目前普及S11只是市场需求的问题。另外，将准备期减少1年将对国家的节能工作具有重大经济效益。

    节能评价值是实施节能产品认证的依据，它是推荐性指标，当变压器的损耗等于或低于所规定的节能评价值时，该变压器就可结合其他指标被节能产品认证机构评定为节能产品。获得节能认证的产品将可享受国家鼓励性节能政策，并进入政府采购目录之中。

3．技术要求

4．1) 能效参数的确定

    国际上对变压器能效的评价使用不同的参数，一些国家，如澳大利亚和美国等使用的效率（%），如欧盟等国使用的空载损耗（W）和负载损耗（W），而有的国家使用总损耗（W）。

    我国变压器产品标准一般采用的是IEC标准，所以我国变压器行业已习惯用空载损耗和负载损耗来评价变压器的能效。并且在我国变压器技术发展中，我国变压器能效性能也经历了S7、S9和S11几个过程。因此，该标准中仍使用空载损耗和负载损耗作为能效的评价参数。从目前节能技术发展走向看，降低空载损耗是今后变压器节能的主要措施，采用空载损耗和负载损耗有利于在今后修订标准时引导企业提高产品的能效水平。

    近年来，我国工业、商业和居民用电量急速增加，其他行业的用电量也保持增加的趋势。我国各大电网最大电力负荷都有持续上升的现象，增长率最高达22.5%，从而导致配电变压器负荷不断增大，这与美国和澳大利亚等发达国家配电变压器负荷较低的情况不同。所以在我国除了降低空载损耗外，还要严格控制负载损耗，否则高负载损耗的配电变压器一旦流入市场，将会在电力输送过程中消耗大量能，给国家带来巨大的损失。

    另外，配电变压器的实际使用负荷是在不断变化着，不同行业负荷变化的规律也不同，更不可能找到适用于所有配电变压器的负荷。而采用空载损耗和负载损耗对配电变压器的能效进行评定也可以回避变压器的实际使用负荷问题。

    我国能效标准都是对产品本身的能源利用特性进行规定，以此设定产品进入市场的门槛或获得节能认证指标。而产品是否在更为经济条件下运行则是产品经济运行标准所规定的内容。能效标准和经济运行标准虽然都属于节能标准，但它们规定的节能角度不同，其性质和用途也不相同，因此，在产品能效标准中都不规定产品的经济运行指标。

    2）能效限定值和节能评价值的确定

    目前我国配电变压器S7型产品已经被市场所淘汰，S9型产品成为市场主流，而 S11节能型产品的市场规模正在增长，所以油浸式配电变压器的能效限定值基于S9的性能指标，干式配电变压器的能效限定值基于SC9的性能指标；油浸式目标能效限定值基于S11的性能指标，干式目标能效限定值基于SC10的性能指标；油浸式和干式节能评价值仍基于S11和SC10的性能指标，但空载损耗和负载损耗的允许偏差限定为7.5%，总损耗允许偏差限定为5%。配电变压器能效标准中对能效限定值规定为：配电变压器的空载损耗和负载损耗应不大于标准中表1或表2的规定，空载和负载损耗允许偏差范围应符合GB 1094的规定。

    通过节能产品认证的变压器，其效率不但应达到本标准所规定的要求，其他性能指标也要达到相关标准所规定的要求。也就是节能变压器不但效率高，其它质量首先应符合相应国家标准的要求。再换句话说，若要申请变压器节能产品认证，首先该企业生产的变压器应符合其他标准的要求，达不到其他相关标准的变压器是没有资格进行节能认证的。因此在标准4.1中规定了“基本要求”，即“油浸式配电变压器其他技术参数和技术要求应符合GB/T 6451，干式配电变压器其他技术参数和技术要求应符合GB 6450和GB/T 10228”。在配电变压器能效标准中对节能评价值的规定为：配电变压器的空载损耗和负载损耗应不大于表3或表4的规定，空载和负载损耗允许偏差范围应在7.5%以内，总损耗允许偏差范围应在5%以内。

    标准中表3和表4中的节能评价值只在该能效标准发布4年内有效，当在能效标准发布4年之后，表3和表4中的空载损耗和负载损耗值自动变为强制性的能效限定值。那时，企业再生产高于表3和表4指标的配电变压器，将是违法行为。

    在市场经济体制下，国家今后不会组织产品的统一设计，同时许多企业也具备产品的设计能力，产品型号的命名将是企业行为，所以某类产品在全国使用同一个型号的现象将越来越少。虽然本标准所规定的空载损耗和负载损耗值是参照S9和S11型的技术参数，但是在本标准的实施中却不依据产品的型号进行判断，只要产品的空载损耗和负载损耗达到本标准的要求就是合格产品。