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節能環保變壓器發展趨勢初探

2017-09-11

 1、電力變壓器損耗現狀

  電力變壓器是電力系統的重要設備, 其損耗在電網損耗中占30%~40%。我國硅鋼鐵芯變壓器效率為 96%~99.7%,所有變壓器耗能占全國發電量的 3%~10%。

  降低變壓器損耗,提高輸變電效率,是目前世界各國普遍關注的問題。在能源日趨緊張的今天,在節能降耗指標日益嚴峻的形勢下,世界各國紛紛將目光聚焦于節能型變壓器的身上,致力于研究變壓器節能新材料與新技術。

  2、節能理念的推廣

  2012年8月《節能減排“十二五”規劃》明確了節能減排的具體目標和投資規劃,要求“十二五”期間降低電力變壓器損耗,其中空載損耗*少降低 10%,負載損耗*少降低 17%。

  2012年10月,在 GB20052 標準的修訂內容中,各種技術數據指標都將 S9 型作為淘汰目標,S11 型作為合格目標,而 S13 型和 S15 型作為**節能目標,提高了能效限定值水平和節能評價值水平。2012 年 11 月,國家發展改革委印發《節能產品惠民工程**節能配電變壓器推廣實施細則》,明確支持非晶變壓器的推廣使用。2013 年 7 月 1 日,國家實施強迫性標準《電力變壓器能效限制值及能效等級》。據有關專家介紹,在完成變壓器的新老更替后,以變壓器的經濟運行期(20 年)估算,累計可節約 700 億千瓦時用電量,折合標準煤 3200 萬噸,可削減二氧化碳排放量 6900萬噸,削減二氧化硫排放量 390 萬噸。

  我們不難看出,以上國家出臺的各種節能規劃和細則都在為節能型變壓器的推廣提供政策支持。

  3、節能環保變壓器的探索

  從原理上講,變壓器的有功功率損耗的計算方法為


  式中,ΔP0為變壓器的空載損耗;ΔPK為變壓器的短路損耗;S30為變壓器的計算負荷;SN為變壓器的額定容量。


  式中,I0% 為變壓器空載電流占額定電流的百分值;UK% 為變壓器短路電壓占額定電壓的百分值。

  減小變壓器損耗的傳統的方法有繞組改制和鐵芯改制兩種。繞組改制法包括改高、低壓繞組降容法、調容法、保容法、增容法。鐵心改制法包括調換鐵心法、調換部分柱芯法、調換全部軛鐵法、增減芯柱級數法、增減芯柱直徑法、單片重疊鐵心法等。

  近幾年興起的非晶合金鐵芯變壓器得到了大力推廣。非晶合金是一種厚度極薄,僅 0.03mm 厚的導磁材料。三相配電變壓器采用非晶四框鐵芯,它是經退火交錯鐵軛接縫的結構,鐵芯與繞組都是呈長方形截面。非晶合金材料與硅鋼片相比,更易于以極少的能耗磁化或消磁,比傳統硅鋼變壓器的空載損耗下降 80%左右,空載電流下降約 85%,節能效果顯著。此外,非晶合金材料在生產過程上較硅鋼片更環保,非晶合金材料采用超級冷凝固技術,把溫度在 1200℃以上的金屬合金溶液噴射到高速旋轉的冷卻棍上,一次成型;相比硅鋼片生產過程中的多道鑄、軋、酸洗等工藝更加環保,生產過程節能 70%。它是目前節能、環保效果較理想的配電變壓器,特別適用于農村電網和發展中地區等配變利用率較低的地方。

  還有一種方法是改進變壓器的冷卻方式。例如蒸發冷卻電力變壓器。它對傳統冷卻方式作了大膽的革新,采用冷卻介質直接吸收變壓器芯的熱量蒸發,經冷凝器冷卻再液化放熱回到介質中的循環冷卻方式,在變壓器冷卻介質箱體上面有冷凝器,其上部腔與箱體由上連管連通,其下部腔有下降管通向介質,蒸發冷卻的原理是利用流體沸騰時的汽化潛熱帶走熱量。

  蒸發冷卻變壓器的第一個優點是安全,它采用新型液態絕緣材料,不燃、防爆、滅火,杜絕火災隱患;二是低耗節能,運行溫度低,在不增加銅線消耗的情況下,降低變壓器負載損耗;三是過載能力強,保證變壓器在負荷高峰期安全運行;四是綠色環保,新型液態絕緣材料無毒,對環境無影響,變壓器噪音低,可以循環利用;五是變壓器可和辦公區、生活區“親密接觸”,節省了大量的土地和空間,使用蒸發冷卻變壓器可使變電站節省占地面積 30%;六是免維護,新型液態絕緣材料性能穩定,壽命期內無需監測、更換,運營成本大幅降低。

  4、未來面臨的問題

  當然,節能環保變壓器在技術上也面臨著一些問題。例如非晶鐵芯的磁滯伸縮要較傳統晶粒取向冷軋硅鋼片要大,因此噪聲水平不易保持。蒸發冷卻變壓器的研發和制造,主要依賴于氟材料在氮氣設備領域的研究,從材料中提取氟的合成物的技術非常復雜。這些問題的研究都有待于在今后的工作中日益解決和完善。


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