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科技創新

電力變壓器的降耗節能來源:河南匯德電氣 時間:2016/3/14 15:03:00

對于多數生產型企業而言,電力變壓器是僅次于生產設備的高昂投入。即便如此,變壓器還存在空載損耗、負載損耗等多種情況。怎么樣降低變壓器的電力損耗,為變壓器的能耗“瘦身”呢?2014年8月《電源資訊》中,河南匯德電氣的特聘教授鄧隱北發表了一文《電力變壓器的降耗節能》,為該課題提出了切實可行的解決方案。

文章內容如下:

摘要:對由非晶態合金材料制成鐵芯的變壓器進行研發,是降低電力變壓器在生產和運行中損耗的有效方法。非晶鐵芯變壓器比硅鋼片鐵芯變壓器,空載損耗顯著降低(幾乎減少到1/5)。但變壓器節能更應注重減少變壓器的負載損耗。變壓器運行溫度越低,其負載損耗越小。因此,采用換熱效率高的新型冷卻降溫技術—蒸發冷卻技術,能達到變壓器節能損耗的理想效果。

關鍵詞:變壓器 非晶鐵芯 蒸發冷卻 損耗 節能

1.非晶鐵芯電力變壓器的研發與應用

根據參考文獻1的報導,在俄羅斯,每年的電能需求量均處于 9,000—10,000億Kwh水平,同時,在配電變壓器中總的電力損耗估計為75億Kwh,而其中約50%為變壓器鐵芯磁路中的空載損耗。今天,我們對非晶態合金材料制成鐵芯的變壓器進行研發,這將是降低電力變壓器在生產和運行中損耗的最佳方法。對這一鐵芯磁路中產生的損耗稱之為磁損耗(Pm)。而在額定的一次電壓和頻率值時,空載狀態下的總損耗,則稱為空載損耗:

空載損耗為一恒定值,與變壓器的負載狀態無關。在此情況下,空載電流等于磁化分量與有功分量之和。電流的磁化分量建立基本磁通,而電流的有功分量,僅取決于硅鋼片中的磁滯損耗與渦流損耗。無論變壓器的負荷狀態如何變化,磁通均是保持恒定的。因此,在任何負載下電流的磁化分量都保持不變。有功分量只與磁損耗有關。對由一定牌號硅鋼片制作的鐵芯來說(在額定的一次電壓和頻率值下),有功分量同樣不變。結果,在一次繞組中由空載電流流過導致的損耗也是不變的。由此得出結論:在額定的原邊電壓和頻率下,空載損耗恒定,與變壓器的負載無關。

非晶合金的特性,可確保顯著降低變壓器鐵芯中的空載損耗。由熔化金屬的急速冷卻結果,可得到非晶態合金材料的無規則,無定形結構,通稱這種玻璃狀的非晶合金為《玻璃金屬》。

由非晶合金制成的鐵芯對比由電工鋼片制成的鐵芯,具有一系列優點:單位的磁損耗小,磁的滲透(導磁)率高,以及高頻的磁感應飽和等等。

按照我們的計算,由普通電工鋼片制成的磁路中,空載損耗為0.8—1.2w/kg,而在非晶合金制成的磁路中,其空載損耗約0.2—0.25w/kg。

非晶合金的鐵芯足夠脆,因此,不允許大的重負荷。因而,當裝配變壓器、將其向繞組固定時,要將重量分配到承重的基礎上。設計上類似解決方法是增加結構的剛性。

同樣須要指出,非晶合金材料具有較低的工作磁感應密度,這樣導致變壓器本身的有效部分又重又大。非晶合金變壓器還有一個特點是繞組為矩形,由于鐵芯的矩形截面,與繞組具有同樣的形狀,故對于短路電流的穩定性低。

通過對非晶鐵芯變壓器和普通電工鋼片鐵芯變壓器技術經濟指標的比較分析表明:非晶鐵芯變壓器具有顯著的優越性。作為例子,表中列出了不同鐵芯結構型式的變壓器出廠技術數據。

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