关键词 变压器 寿命 温升 负荷
随着我国城镇化建设进程的加快，城市照明越来越受到各方的关注和重视，为有效减少对电网的影响，改善城市照明系统供电质量，提升绿色照明水平，城市照明工程开始大量采用路灯专用变压器，那么，此类变压器的容量该如何选择确定呢？
通常情况下，我们一般会按配电变压器的负荷率不宜大于70%来选定变压器容量，这是因为一般配电变压器的负载率在0.5～0.6之间效率相对最高，此时变压器的容量称为经济容量，但是，这有一个前提：那就是负载相对稳定，而且是在连续生产的情况下才可按经济容量选择变压器容量。此外，随着新材料新技术在变压器上的运用，变压器的理论最佳负荷率已经明显下降（见表1-1）。
因此，我们根据路灯专用变压器负荷的特殊性：
1．白天照明设施关闭，变压器处于空载运行状态；
2．前半夜照明设施全开，变压器处于满负荷运行状态；
3．后半夜景观灯关闭，功能照明节电措施投运，此时变压器减负荷运行。
且变压器在夏季高温时段运行时间明显短于冬季低温时段（见表1-2）。再结合变压器本身带负载能力的特性，我们可以尝试重新审视和考虑路灯专用变压器容量的选择问题。
注：开灯时长按日出日落时刻表估算。
变压器所能带负荷大小是以不牺牲变压器正常使用寿命为前提，变压器的正常使用寿命取决于绝缘的老化速度，而绝缘的老化速度又主要取决于变压器运行的温度高低，绝缘材料的耐热分级和长期使用的极限温度见表1-3。极限温度系指最热点温度。根据长期使用经验，要保证变压器的使用寿命不低于20年（经济使用寿命），其所用绝缘材料长期使用的极限温度要比表1-3的数值略低，如油浸式变压器绝缘（A级）长期使用的极限温度应为98℃。
显然，绝缘材料长期运行的温度越低，绝缘老化越慢，使用寿命也越长，反之，长期运行的温度越高，绝缘老化越快，使用寿命也越短。变压器绝缘的使用寿命和长期运行温度的关系，根据运行经验，可用下式表示：
式中t-绝缘运行温度（℃），不超过140℃。
由上式可看出：
（1）当t=98℃时，使用寿命A=20年（正好是经济使用寿命）；
（2）当t=104℃时，使用寿命A=10年；
（3）当t=92℃时，使用寿命A=40年。
即，温度每升高（或降低）6℃，绝缘老化寿命降低一半（或提高一倍），这被称为“6度定则”。
显然，为保证变压器的使用寿命，必须对线圈的工作温度加以限制。我国国家标准《电力变压器》中规定：变压器在额定容量和额定使用条件下长期工作时，线圈的温升（对环境温度）应不超过表1-4的规定。
注：额定使用条件中环境温度的规定为：
1．空气或吹风冷却的气温自然变化值：最高温度+40℃；最高日平均温度+30℃；最高年平均温度+20℃；最低温度-40℃。
2．水冷却的水温自然变化值：最高温度+25℃。
以油浸式变压器为例：环境空气年平均温度为+20℃，额定运行时线圈（对空气）的平均温度不超过+65℃，线圈最热点比线圈平均温升高约+13℃（一般油循环），也就是线圈绝缘最热点温度不超过：20+65+13=98℃，可以保证长期在空气为年平均温度+20℃下，以额定负荷长期运行，线圈的绝缘使用寿命在20年以上。实际上大自然的气温并不是都是+20℃，变压器以额定负荷长期运行时，夏日气温高，线圈绝缘的运行温度高于98℃，实际使用寿命损失要大些；冬天气温低，线圈绝缘的运行温度低于98℃，实际寿命损失要小些，二者大致互相补偿的。如在一天24小时内，若统计出2小时的老化率为2、10小时的平均老化率为1、12小时的平均老化率为0.8，则2×2＋10×1＋12×0.8=23.6，计算结果略低于24，由此可认为其正常寿命损失为24小时。图1-1为某油浸自冷电力变压器在4种不同环境温度正常寿命下的过负荷曲线图。
其中：K1--初始负载相对于额定容量的倍数；
K2--各环境温度下能持续时间t的峰值负载倍数；
t--运行持续时间，单位：小时（h）
θα--环境温度。
同时，变压器过负荷运行，通常不应超过国家标准关于变压器过负荷能力的规定（见表1-5，正常寿命，过载前已带满负荷，环境温度40℃）。变压器在各种环境温度和使用条件下，其所允许的过负荷，均应在绝缘老化可以接受的限度内，并且线圈最热点温度不超过140℃。
说明：表1-5中的数值是按照油浸式电力变压器负载导则的计算值。
常州地处江苏省南部、长江三角洲腹地，地貌类型属高沙平原，市区海拔约2~10米，属于北亚热带湿润季风气候，气象条件较好，无特殊极端气温（见表1-6）。
综上所述，我们可以看出，在不影响变压器正常寿命的情况下，我们完全可以适当提高变压器的负载率来提高变压器的利用率。正常情况下，路灯专用变的负荷特点决定了其即使负载率达到100%，其使用寿命也将会远大于设计的正常使用寿命。而且，当前变压器的更新淘汰往往不是因为达到了使用寿命而是由于新技术、新材料不断涌现而导致的升级换代。因此，实际使用中，我们可以考虑突破路灯专用变70%负荷率的限值，来达到设施物尽其用的目的。
参考文献：
GB/T15164-94--《油浸式电力变压器负载导则》
GB1094--《电力变压器》
CJJ45-2006--《城市道路照明设计标准》