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最新节能变压器在冶金行业应用


作者:闫大朋
摘要:本文介绍了冶金行业节电的必要性,用电负荷的计算方法,主要介绍了最新非晶合金变压器的特点及与S9变压器的节能比较,通过非晶合金变压器的应用,对于节能降耗、促进社会的可持续发展具有重要的意义。
关键词:非晶合金变压器;空载损耗;低负载率;节能减耗
我国是一个电力短缺的国家,节电是当前的一项重要国策,也是一种能源开发。冶金行业生产耗电量高,用电量大,约占全国发电量的10%左右,因此冶金行业的节电空间非常大。通过优化生产工序,加强节电管理和最新的节能设备的应用,可以有效的节能,对于冶金行业的持续发展具有深远的意义。这里主要介绍最新节能变压器非晶合金变压器在冶金行业的应用。
1非晶合金变压器的介绍
非晶合金变压器是20世纪70年代由美国研究人员最先开始研究的一种节能型变压器,90年代实现商品生产,目前在世界各国已获得广泛的推广和应用,其中美国,印度,韩国,日本等国家均有大量的非晶合金变压器在挂网运行。特别是我们的邻国日本,鉴于节约电能对国家发展的重要性,近年正逐步提高非晶合金变压器的上网比例,规定到2005年所有配电变压器必须使用非晶合金变压器,在配电领域彻底淘汰耗能相对较高的硅钢变压器。
非晶合金变压器在国内从2000年开始批量生产,随着技术和工艺的逐步成熟,已经完全具备大面积推广的能力。目前在国家电网应用比较多,国家电网要求2011年起新增加的配电变压器中的非晶合金变压器比例不得低于15%,同样在冶金行业也有广宽的前景。
2非晶合金变压器的特点
电力变压器是供配电系统的主要设备之一,供电系统的升压与降压都必须由变压器来完成,在冶金行业有广泛量的应用,变压器损耗占全部电网损耗的28%。因此,尽量降低变压器损耗是节约电能的重要途径。随着2013年7月最新的《GB20052-2013三相配电变压器能效限定值及能效等级》的颁布,标志着冶金行业2000年开始推行的S9,S10及最近几年开始应用的大部分S11系列变压器已经不满足1级变压器的能效等级,非晶合金变压器符合国家的节约能源政策导向。
非晶合金是一种集制造节能和应用节能于一身的高科技绿色材料,在制造过程中节约能耗80%左右,而且制造过程无污染排放,非晶合金变压器也被称为21世纪的绿色变压器。国家科技部从六五开始连续五个五年计划均将非晶、纳米晶合金研究开发和产业化列入重大科技攻关项目。非晶合金铁芯配电变压器具有如下特点:
超低损耗特性,省能源、用电效率高,非晶合金变压器的空载损耗仅为同等容量的S9系列变压器的四分之一,见(表1)。
非晶金属材料制造时使用较低能源,可大幅节省电力消耗及减少电厂发电量。
运转温度低、绝缘老化慢、变压器使用寿命长。在美国,1985年以前挂网运行的1000台非晶合金变压器,至今只有7台返厂维修。
高超载能力,高机械强度。
非晶合金变压器具有较好的耐谐波能力。
减少电耗,对企业减少电费开支提高企业经济效益极其有利。见(表2)

额定容量(KVA)
200
315
400
630
800
1000
1250
1600


Po(非晶)(W)
117
167
200
300
350
425
487
600


Po(S9)(W)
358
670
800
1200
1400
1700
1950
2400

(表1)非晶合金与S9型变压器空载损耗值比较


非晶合金变压器
S9硅钢变压器


统计时间(h)
24X365
24X365


空载损耗(w)
600
2400


年空载损耗(kwh)
5256
21024


电价(元/kwh)
0.55
0.55


年电费支出(元)
2891
11563

(表2)非晶合金变压器和S9硅钢变压器空载损耗电费支出比较
容量为1600KVA的变压器两者比较,非晶变压器比S9变压器每年节约电能15768kwh,电费8672元。
3变压器容量的确定
确定变压器的容量,首先就要准确计算用电负荷,选择合适的变压器,以使变压器工作在经济运行区内。电动机的负荷主要取决于生产工艺和工作机械。企业内机械可以概括的分为连续工作,短时工作和反复短时工作等三种工作制类型,不同工作制应别类分组。有时即使同种工作制由于工艺条件的不同,计算负荷时也会有很大的差别。因此在计算负荷时,计算负荷的方法(例需要系数法),应该严格按照相关工艺的系数选择,不可凭空推算(例如,设备的负载持续率FC完全相同的起重机,在炼钢和冶炼有明显不同的负荷)。通过合理准确的测算来确定变压器的容量,使变压器工作在经济运行模式上。冶金行业供电一般采用双回路供电,单母线分段运行,正常情况下两段母线分列运行,当其中一回路故障时,将母联开关合上,由另一回路承担全部负荷。
变压器容量在初次选择后因为某些原因往往工作在负载率较低的模式下,例如:工厂分期建设,一期的用电变压器容量已经考虑后几期的用电负荷,变压器容量冗余很多,在建设期间变压器要长期工作在低负载模式下;露天采矿工作区在白天用电负荷较大,夜间用电负荷相对较低,但生活区却恰恰相反,工作时间负荷低,用餐时间或夜间用电量较大,这就造成了变压器分时段的长时间工作在低负载区间内。非晶合金变压器在低负载率运行时,性能更加突出,节电效果更加明显。若以负载率为0.2时考虑,非晶合金变压器比最新的S11节能变压器损耗低47.9%。在提供相同容量的电能时,变压器付出的损失电能的代价是不同的,这点是衡量一台变压器性能的重要指标。
4总结
最近几年冶金行业持续产能过剩,效益微薄,在这期间企业可以通过逐步淘汰低效设备,节电产品和技术的应用来有效的降低企业的运营成本,减少开支,提升企业在低谷时期的竞争力。随着越来越多的环保节能,运行可靠的非晶合金变压器的应用,将会大大的降低冶金行业的电能损耗。