案例說明

汰換老舊高壓變壓器，本節能措施評估負載率及單位能耗，規劃變壓器負載整併及汰舊換新。

設計理念或改善流程

該校圖書館原高壓變壓器容量600KVA，81年7月製造，已使用26年，如圖109-F01-108-PS01-1所示；第三教學大樓原高壓變壓器750KVA及200KVA，79年12月製造，已使用28年，如圖109-F01-108-PS01-2所示；一般變壓器壽命評估以20年為原則，該些變壓器已超過評估運轉壽命，且早期變壓器轉換效率較低且年久已有衰退現象，本節能措施評估負載率及單位能耗，規劃變壓器負載整併及汰舊換新，此項節能措施具備以下幾點效能：(1)變電站空間重新規畫，兼具美化及釋放空間功能；(2)採用非晶質變壓器，減少損失及提高轉換效率；(3)負載整併，降低變壓器設置容量。設計理念
配電變壓器為電力系統主要電氣設備之一，作為電壓調變使用，一般分為油浸式變壓器及乾式（模鑄式）變壓器二種。各國為配合全球的節能減碳政策，減少電力系統的線路損失，近年來制定配電變壓器能源效率基準加以管理，經濟部於70年7月28日，參照68年修訂的國家標準CNS 598配電用變壓器(油浸式) 規定，公告配電變壓器能源效率標準，自71年1月1日實施，並於106年7月14日重新修訂。另外，亦於90年1月30日發布CNS 13390樹脂型乾式變壓器之修訂版及95年6月1日發布CNS 14983乾式電力變壓器。近年來，降低變壓器之損耗以節約電力損失，為產業界多年來努力的目標，經過不斷的開發與研究，成功發展出電力低損耗型變壓器。此新型變壓器稱為「非晶質鐵心變壓器」(Amorphous Metal Transformer)，係使用非晶質合金(Amorphous Alloy)做為變壓器鐵心之材料，以代替傳統的矽鋼片鐵心材料。
變壓器的耗損可分為鐵損(無載損失)及銅損(有載損失)。銅損(有載損失)是依負載變化而隨時增減，鐵損(無載損失)則是隨時都在耗損，所以減少變壓器鐵損的損失(無載損失)，即可減少耗電量，另一方面採用高轉換效率變壓器則可以進一步減少銅損(有載損失)。本案設計理念為優先量測原變壓器所供應負載量，以做為調整較為妥適變壓器容量之依據，以提升變壓器使用效率，如圖109-F01-108-PS01-3所示；再者部分變壓器負載率過低時，可將相同電氣規格負載整併供電，提高供電變壓器的負載率，使變壓器可以在高效率的狀態下運轉，減少損失，如圖109-F01-108-PS01-4所示；最後將傳統變壓器汰換為高效率非晶質變壓器，以減少轉換損失。

改善流程
該校圖書館原高壓變壓器容量600KVA負載量測結果如表109-F01-108-PS01-1所示，變壓器負載利用率介於20.9%~34.7%，可更換為400kVA變壓器，以提高利用率至40%以上，更換後現況如圖109-F01-108-PS01-5所示。H館原高壓變壓器750KVA負載量測結果如表109-F01-108-PS01-2所示，變壓器負載利用率介於10.67%~15%，可更換為400kVA變壓器，以提高利用率至40%以上，更換後現況如圖109-F01-108-PS01-6所示。

表109-F01-108-PS01-1圖書館原高壓變壓器容量600KVA負載量測結果

表109-F01-108-PS01-2 H館原高壓變壓器750KVA負載量測結果

圖109-F01-108-PS01-6 H館變電站更換後現況照片

依據變壓器規格書換算，圖書館變壓器汰舊換新無載損失可由19,116kWh/年降為4,087kWh/年，節省78.6%無載損失(15,029kWh/年)；H館變壓器汰舊換新無載損失可由32,269kWh/年降為5,083kWh/年，節省84%無載損失(27,186kWh/年)。
假設變壓器功率因數95%/負載率40%且油浸式非晶質變壓器教原傳統變壓器轉換效率改善10%，有載損失(銅損)將減少(400KVA+400KVA)*0.95*24小時/天*365天/年*40%*10%=266,304kWh/年，預計一年無載損失及有載損失可以減少約308,519kWh/年，減碳量約為166.44公噸CO2e/年。變壓器銅損及鐵損節約計算詳如下說明：
1.節能效益
年節省用電量
15,029kWh+27,186kWh+266,304kWh = 308,519kWh/年
2.節費效益
年節省電費308,519kWh/年×2.8元/kWh=863,853元/年
(以電力單價2.8元/kWh計算)
3.減碳效益
308,519kWh/年 × 0.509kgCO2e/kWh ÷ 1,000t/kg ＝157.04公噸CO2e/年
(依據經濟部能源局公告108年電力排放係數0.509kg/ kWh)
該校圖書館原高壓變壓器容量600KVA更換為400kVA變壓器，H館原高壓變壓器750KVA更換為400kVA變壓器，以提高利用率至40%以上，所需經費約為新臺幣1,030萬元整。若以電力單價2.8元/kWh計算，平均回收年限約為10,300,000元/[308,519kWh/年×2.8元/kWh]=11.92年。
投資報酬
1.經濟效益：308,519kWh/年×2.8元/kWh=863,853元/年
2.投資費用：10,300仟元。
3.回收年限：11.92年(10,300,000/863,853元/年)