【探究】非晶合金變壓器在火電廠的節能應用
【探究】非晶合金變壓器在火電廠的節能應用
作為發展中的溫室氣體排放大國，我國應盡早調整戰略，走低碳發展道路。開展資源節約活動，節能降耗，推進節約型社會建設。在大力開展電力建設的同時，也要選擇節能型設備。變壓器作為電力系統中大的耗能設備，努力降低變壓器損耗是電力系統節能的一個重要方向。
非晶合金變壓器的發展應用情況
美國是世界上最早研制和使用非晶合金配電變壓器的國家。1982年第一臺非晶變壓器就正式運行，并批量生產，目前至少有100多萬臺非晶合金鐵心配電變壓器掛網運行。為了推廣非晶合金配電變壓器，美國政府采取了包括“能源之星”計劃在內的一系列配套措施。現在，無論在非晶合金配電變壓器的生產和應用上，都處在世界上的前列。
非晶合金配電變壓器在德國、英國、法國、荷蘭、比利時等西歐國家都有大量應用。近年來，出于環境保護和節能的目的，波蘭、匈牙利等也大力推廣采用非晶合金配電變壓器。
亞洲國家中，日本非常重視非晶合金配電變壓器的開發和生產，日立公司是世界第一的非晶合金材料生產商。1999年的日本節能大獎和2001年的日本機械工業會長獎都授給了新開發的非晶合金配電變壓器。還在1999年把采用非晶合金等損耗更低的配電變壓器定為節能型。2005年，日本規定所有配變必須使用非晶合金變壓器，在配電領域徹底淘汰相對高耗能的硅鋼變壓器。印度從1992年就開始批量生產非晶合金配電變壓器。在政府資助下，每年向農村電網投入上萬臺非晶合金配電變壓器。印度農村電網中非晶合金配電變壓器的擁有量已占配電變壓器總量的20%。東南亞的馬來西亞、印尼、菲律賓、泰國等國和南亞的孟加拉、尼泊爾等國都在積極推廣應用非晶合金配電變壓器。有的已向電網投入幾萬臺非晶合金配電變壓器，有的每年都要采購上千臺非晶合金配電變壓器。例如：孟加拉國2003年10月至2004年4月招標的農村用單相非晶合金配電變壓器共計10960臺。
我國從1998年開始批量生產非晶合金變壓器，目前至少有幾萬臺非晶合金變壓器掛網運行。隨著對節能減排的重視與日俱增和國家鼓勵使用非晶合金變壓器的具體優惠政策出臺，非晶合金變壓器近年來的使用量已經開始呈現快速上升趨勢。由于看好非晶合金配電變壓器巨大市場，國家電網直屬綜合性科研單位國網電科院通過增發成為了國內最大的非晶合金配電變壓器生產商置信電氣的第一大股東。與此同時，還與世界第二的非晶合金材料生產商安泰科技共同出資設立合資公司。國網同時與非晶合金配電變壓器上下游廠商合作，表明了其加快推廣非晶合金變壓器的意愿。作為理想的節能設備，非晶合金變壓器在國內將具有廣闊的應用前景。
非晶合金變壓器在火電廠的節能應用探究
在《火力發電廠設計技術規程 DL/T 5000-2000 》中第13.3.15：當低壓廠用備用電源采用專用備用變壓器時，容量為125MW及以下的機組，低壓廠用工作變壓器的數量在八臺及以上，可增設第二臺低壓廠用備用變壓器;容量為200MW的機組，每兩臺機組宜設一臺低壓廠用備用變壓器;容量為300MW及以上的機組，每臺機組宜設一臺低壓廠用備用變壓器。
當低壓廠用變壓器成對設置時，互為備用的負荷應分別由兩臺變壓器供電，兩臺互為備用的變壓器之間不應裝設備用電源自動投入裝置。遠離主廠房的Ⅱ類負荷，宜采用鄰近兩臺變壓器互為備用的方式。采用互為備用的低壓廠用變壓器不應再設專用的備用變壓器。
變壓器損耗計算公式
(1)有功損耗：ΔP=P0+KTβ2PK-------(1)
(2)無功損耗：ΔQ=Q0+KTβ2QK-------(2)
(3)綜合功率損耗：ΔPZ=ΔP+KQΔQ----(3)
Q0≈I0%SN，QK≈UK%SN
式中：Q0——空載無功損耗(kvar)
P0——空載損耗(kW)
PK——額定負載損耗(kW)
SN——變壓器額定容量(kVA)
I0%——變壓器空載電流百分比。
UK%——短路電壓百分比
β——平均負載系數
KT——負載波動損耗系數
QK——額定負載漏磁功率(kvar)
KQ——無功經濟當量(kW/kvar)
上式計算時各參數的選擇條件：
(1)取KT=1.05;
(2)對城市電網和工業企業電網的6kV～10kV降壓變壓器取系統最小負荷時，其無功當量KQ=0.1kW/kvar;
(3)變壓器平均負載系數，對于農用變壓器可取β=20%;對于工業企業，實行三班制，可取β=75%;
(4)變壓器運行小時數T=8760h，最大負載損耗小時數：t=5500h;
(5)變壓器空載損耗P0、額定負載損耗PK、I0%、UK%。
由于無功損耗ΔQ比有功損耗ΔP小很多，為方便計算對比，我們以有功損耗ΔP代替綜合功率損耗ΔPZ(見圖1)。
從圖1中可以看出非晶變壓器比傳統SCB12型，SCB10型變壓器效率更高，是一種高效節能變壓器。下面我們通過計算來看看非晶變壓器的節能效果。
根據《火力發電廠設計技術規程》規程，在現代火電廠中，單獨設置的低壓廠用備用變壓器(實際上在一般電廠中都處在熱備用狀態)全年大部分時間都是處于空載運行方式，因此(以1000KVA/10(6)KV-0.4KV配電變壓器SCBH15與傳統SCB10對比)：
非晶SCBH15全年損耗：365×24×0.55=4818(度) 傳統SCB10全年損耗：365×24×1.77=15505(度)
非晶SCBH15全年損耗比傳統SCB10全年損耗少10687.2(度)，20年少21.37萬(度)。
當低壓廠用變壓器成對設置，互為備用的負荷應分別由兩臺變壓器供電的情況下《在火電廠中，380伏工作A(B)變，380伏公用A(B)變，380伏制冷A(B)變，380伏排水A(B)變，380伏脫硫、硝A(B)變，380伏除塵A(B)變，380伏除灰、渣A(B)變，380伏化學A(B)變，380伏燃料A(B)變，380伏循環水泵房A(B)變等都是屬于這種情況》：這時每臺變壓器的實際負載率在40%以下，還是以1000KVA/10(6)KV-0.4KV配電變壓器SCBH15與傳統SCB10對比為例：
非晶SCBH15全年損耗：365×24(0.55+1.05×0.4×2×7)=56327(度)
傳統SCB10全年損耗：365×24(1.77+1.05×0.4×2×8.13)=75329(度)
非晶SCBH15全年損耗比傳統SCB10全年損耗少19002(kwh)，20年少38萬(度)。
由上述計算可以看到，假如在一個火電廠使用非晶合金配電變壓器的話，一年將比傳統配電變壓器節省幾十萬度的電量。因此值得大力推廣使用(見圖2)。
非晶合金變壓器在火電廠中應用前景
在火電廠中非晶合金變壓器至今沒有得到充分應用的原因主要有：(1)容量小;(2)抗短路能力;(3)在我國應用時間短。(4)成本高。
由于非晶合金片材長度的限制以及變壓器本身結構的因素，非晶合金變壓器在產品容量上無法做大，目前國內非晶合金干式變壓器最大容量做到了2500kVA，世界上最大容量的非晶合金變壓器容量為5000kVA，已滿足了火電廠廠用低壓變壓器要求。在抗短路能力方面，大容量非晶合金干式變壓器生產工藝難度大、承受短路能力相對偏弱、由于非晶合金鐵心極其敏感，其結構上的特殊性決定了非晶合金干式變壓器的受力不如傳統的變壓器好。因此，“承受突發短路能力試驗”成了制約非晶合金變壓器的生產制造及銷售推廣的瓶頸。國內公司試制的2500千伏安非晶合金變壓器。已經通過國家變壓器質量監督檢驗中心的包括“短路承受能力試驗”在內的全套例行、型式、特殊試驗，取得試驗合格證書。非晶合金鐵心配電變壓器在國外早已使用并取得了成功經驗，我國的產品制造技術已基本成熟，產品可靠性有保障，完全可以滿足用戶需要。應用非晶變壓器符合國家政策導向。由于銅價和硅鋼的價格上漲，而非晶合金材料的價格波動較小及實現規模化生產后帶來的產品成本降低，使得兩者的價格差距迅速縮小，也有利于推動非晶合金變壓器代替常規變壓器的使用。另外，財政部 、發改委和工信部聯合發布了《節能產品惠民工程高效節能配電變壓器推廣實施細則》，其中能效一級的干式非晶變補貼標準為40元/kVA。以一級能效的315kVA非晶變為例，市場價格約為4.5萬元/臺，而補貼金額為9450元/臺，為產品價格的21%。因此，在財政補貼后，阻礙非晶變推廣使用的最大障礙(價格高于S11型變壓器約10%-30%)得到根本解決，考慮到使用過程中節能效果，更加突出了非晶變的經濟性。可以預見，非晶合金變壓器在火電廠中的應用將越來越廣范。
原標題:探究非晶合金變壓器在火電廠的節能應。
來源:論文網 串聯諧振廠家 m.ypxs.net.cn 揚州君昊電氣 轉載此文，- 上一篇：浙江泰順大手筆：光伏補貼拿到手軟 2015/10/16
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