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电力变压器的降耗节能来源:河南汇德电气 时间:2016/3/14 15:03:00

对于多数生产型企业而言,电力变压器是仅次于生产设备的高昂投入。即便如此,变压器还存在空载损耗、负载损耗等多种情况。怎么样降低变压器的电力损耗,为变压器的能耗“瘦身”呢?2014年8月《电源资讯》中,河南汇德电气的特聘教授邓隐北发表了一文《电力变压器的降耗节能》,为该课题提出了切实可行的解决方案。

文章内容如下:

摘要:对由非晶态合金材料制成铁芯的变压器进行研发,是降低电力变压器在生产和运行中损耗的有效方法。非晶铁芯变压器比硅钢片铁芯变压器,空载损耗显著降低(几乎减少到1/5)。但变压器节能更应注重减少变压器的负载损耗。变压器运行温度越低,其负载损耗越小。因此,采用换热效率高的新型冷却降温技术—蒸发冷却技术,能达到变压器节能损耗的理想效果。

关键词:变压器 非晶铁芯 蒸发冷却 损耗 节能

1.非晶铁芯电力变压器的研发与应用

根据参考文献1的报导,在俄罗斯,每年的电能需求量均处于 9,000—10,000亿Kwh水平,同时,在配电变压器中总的电力损耗估计为75亿Kwh,而其中约50%为变压器铁芯磁路中的空载损耗。今天,我们对非晶态合金材料制成铁芯的变压器进行研发,这将是降低电力变压器在生产和运行中损耗的最佳方法。对这一铁芯磁路中产生的损耗称之为磁损耗(Pm)。而在额定的一次电压和频率值时,空载状态下的总损耗,则称为空载损耗:

空载损耗为一恒定值,与变压器的负载状态无关。在此情况下,空载电流等于磁化分量与有功分量之和。电流的磁化分量建立基本磁通,而电流的有功分量,仅取决于硅钢片中的磁滞损耗与涡流损耗。无论变压器的负荷状态如何变化,磁通均是保持恒定的。因此,在任何负载下电流的磁化分量都保持不变。有功分量只与磁损耗有关。对由一定牌号硅钢片制作的铁芯来说(在额定的一次电压和频率值下),有功分量同样不变。结果,在一次绕组中由空载电流流过导致的损耗也是不变的。由此得出结论:在额定的原边电压和频率下,空载损耗恒定,与变压器的负载无关。

非晶合金的特性,可确保显著降低变压器铁芯中的空载损耗。由熔化金属的急速冷却结果,可得到非晶态合金材料的无规则,无定形结构,通称这种玻璃状的非晶合金为《玻璃金属》。

由非晶合金制成的铁芯对比由电工钢片制成的铁芯,具有一系列优点:单位的磁损耗小,磁的渗透(导磁)率高,以及高频的磁感应饱和等等。

按照我们的计算,由普通电工钢片制成的磁路中,空载损耗为0.8—1.2w/kg,而在非晶合金制成的磁路中,其空载损耗约0.2—0.25w/kg。

非晶合金的铁芯足够脆,因此,不允许大的重负荷。因而,当装配变压器、将其向绕组固定时,要将重量分配到承重的基础上。设计上类似解决方法是增加结构的刚性。

同样须要指出,非晶合金材料具有较低的工作磁感应密度,这样导致变压器本身的有效部分又重又大。非晶合金变压器还有一个特点是绕组为矩形,由于铁芯的矩形截面,与绕组具有同样的形状,故对于短路电流的稳定性低。

通过对非晶铁芯变压器和普通电工钢片铁芯变压器技术经济指标的比较分析表明:非晶铁芯变压器具有显著的优越性。作为例子,表中列出了不同铁芯结构型式的变压器出厂技术数据。

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