【探究】非晶合金變壓器在火電廠的節(jié)能應(yīng)用
【探究】非晶合金變壓器在火電廠的節(jié)能應(yīng)用
作為發(fā)展中的溫室氣體排放大國(guó)，我國(guó)應(yīng)盡早調(diào)整戰(zhàn)略，走低碳發(fā)展道路。開展資源節(jié)約活動(dòng)，節(jié)能降耗，推進(jìn)節(jié)約型社會(huì)建設(shè)。在大力開展電力建設(shè)的同時(shí)，也要選擇節(jié)能型設(shè)備。變壓器作為電力系統(tǒng)中大的耗能設(shè)備，努力降低變壓器損耗是電力系統(tǒng)節(jié)能的一個(gè)重要方向。
非晶合金變壓器的發(fā)展應(yīng)用情況
美國(guó)是世界上最早研制和使用非晶合金配電變壓器的國(guó)家。1982年第一臺(tái)非晶變壓器就正式運(yùn)行，并批量生產(chǎn)，目前至少有100多萬(wàn)臺(tái)非晶合金鐵心配電變壓器掛網(wǎng)運(yùn)行。為了推廣非晶合金配電變壓器，美國(guó)政府采取了包括“能源之星”計(jì)劃在內(nèi)的一系列配套措施。現(xiàn)在，無(wú)論在非晶合金配電變壓器的生產(chǎn)和應(yīng)用上，都處在世界上的前列。
非晶合金配電變壓器在德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、荷蘭、比利時(shí)等西歐國(guó)家都有大量應(yīng)用。近年來(lái)，出于環(huán)境保護(hù)和節(jié)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(guó)家中，日本非常重視非晶合金配電變壓器的開發(fā)和生產(chǎn)，日立公司是世界第一的非晶合金材料生產(chǎn)商。1999年的日本節(jié)能大獎(jiǎng)和2001年的日本機(jī)械工業(yè)會(huì)長(zhǎng)獎(jiǎng)都授給了新開發(fā)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(jié)能型。2005年，日本規(guī)定所有配變必須使用非晶合金變壓器，在配電領(lǐng)域徹底淘汰相對(duì)高耗能的硅鋼變壓器。印度從1992年就開始批量生產(chǎn)非晶合金配電變壓器。在政府資助下，每年向農(nóng)村電網(wǎng)投入上萬(wàn)臺(tái)非晶合金配電變壓器。印度農(nóng)村電網(wǎng)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(lái)西亞、印尼、菲律賓、泰國(guó)等國(guó)和南亞的孟加拉、尼泊爾等國(guó)都在積極推廣應(yīng)用非晶合金配電變壓器。有的已向電網(wǎng)投入幾萬(wàn)臺(tái)非晶合金配電變壓器，有的每年都要采購(gòu)上千臺(tái)非晶合金配電變壓器。例如：孟加拉國(guó)2003年10月至2004年4月招標(biāo)的農(nóng)村用單相非晶合金配電變壓器共計(jì)10960臺(tái)。
我國(guó)從1998年開始批量生產(chǎn)非晶合金變壓器，目前至少有幾萬(wàn)臺(tái)非晶合金變壓器掛網(wǎng)運(yùn)行。隨著對(duì)節(jié)能減排的重視與日俱增和國(guó)家鼓勵(lì)使用非晶合金變壓器的具體優(yōu)惠政策出臺(tái)，非晶合金變壓器近年來(lái)的使用量已經(jīng)開始呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。由于看好非晶合金配電變壓器巨大市場(chǎng)，國(guó)家電網(wǎng)直屬綜合性科研單位國(guó)網(wǎng)電科院通過(guò)增發(fā)成為了國(guó)內(nèi)最大的非晶合金配電變壓器生產(chǎn)商置信電氣的第一大股東。與此同時(shí)，還與世界第二的非晶合金材料生產(chǎn)商安泰科技共同出資設(shè)立合資公司。國(guó)網(wǎng)同時(shí)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(jié)能設(shè)備，非晶合金變壓器在國(guó)內(nèi)將具有廣闊的應(yīng)用前景。
非晶合金變壓器在火電廠的節(jié)能應(yīng)用探究
在《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 DL/T 5000-2000 》中第13.3.15：當(dāng)?shù)蛪簭S用備用電源采用專用備用變壓器時(shí)，容量為125MW及以下的機(jī)組，低壓廠用工作變壓器的數(shù)量在八臺(tái)及以上，可增設(shè)第二臺(tái)低壓廠用備用變壓器;容量為200MW的機(jī)組，每?jī)膳_(tái)機(jī)組宜設(shè)一臺(tái)低壓廠用備用變壓器;容量為300MW及以上的機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組宜設(shè)一臺(tái)低壓廠用備用變壓器。
當(dāng)?shù)蛪簭S用變壓器成對(duì)設(shè)置時(shí)，互為備用的負(fù)荷應(yīng)分別由兩臺(tái)變壓器供電，兩臺(tái)互為備用的變壓器之間不應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。遠(yuǎn)離主廠房的Ⅱ類負(fù)荷，宜采用鄰近兩臺(tái)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(yīng)再設(shè)專用的備用變壓器。
變壓器損耗計(jì)算公式
(1)有功損耗：ΔP=P0+KTβ2PK-------(1)
(2)無(wú)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(wú)功損耗(kvar)
P0——空載損耗(kW)
PK——額定負(fù)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(fù)載系數(shù)
KT——負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)
QK——額定負(fù)載漏磁功率(kvar)
KQ——無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kvar)
上式計(jì)算時(shí)各參數(shù)的選擇條件：
(1)取KT=1.05;
(2)對(duì)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV～10kV降壓變壓器取系統(tǒng)最小負(fù)荷時(shí)，其無(wú)功當(dāng)量KQ=0.1kW/kvar;
(3)變壓器平均負(fù)載系數(shù)，對(duì)于農(nóng)用變壓器可取β=20%;對(duì)于工業(yè)企業(yè)，實(shí)行三班制，可取β=75%;
(4)變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)T=8760h，最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)：t=5500h;
(5)變壓器空載損耗P0、額定負(fù)載損耗PK、I0%、UK%。
由于無(wú)功損耗ΔQ比有功損耗ΔP小很多，為方便計(jì)算對(duì)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(tǒng)SCB12型，SCB10型變壓器效率更高，是一種高效節(jié)能變壓器。下面我們通過(guò)計(jì)算來(lái)看看非晶變壓器的節(jié)能效果。
根據(jù)《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)程，在現(xiàn)代火電廠中，單獨(dú)設(shè)置的低壓廠用備用變壓器(實(shí)際上在一般電廠中都處在熱備用狀態(tài))全年大部分時(shí)間都是處于空載運(yùn)行方式，因此(以1000KVA/10(6)KV-0.4KV配電變壓器SCBH15與傳統(tǒng)SCB10對(duì)比)：
非晶SCBH15全年損耗：365×24×0.55=4818(度) 傳統(tǒng)SCB10全年損耗：365×24×1.77=15505(度)
非晶SCBH15全年損耗比傳統(tǒng)SCB10全年損耗少10687.2(度)，20年少21.37萬(wàn)(度)。
當(dāng)?shù)蛪簭S用變壓器成對(duì)設(shè)置，互為備用的負(fù)荷應(yīng)分別由兩臺(tái)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(xué)A(B)變，380伏燃料A(B)變，380伏循環(huán)水泵房A(B)變等都是屬于這種情況》：這時(shí)每臺(tái)變壓器的實(shí)際負(fù)載率在40%以下，還是以1000KVA/10(6)KV-0.4KV配電變壓器SCBH15與傳統(tǒng)SCB10對(duì)比為例：
非晶SCBH15全年損耗：365×24(0.55+1.05×0.4×2×7)=56327(度)
傳統(tǒng)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(tǒng)SCB10全年損耗少19002(kwh)，20年少38萬(wàn)(度)。
由上述計(jì)算可以看到，假如在一個(gè)火電廠使用非晶合金配電變壓器的話，一年將比傳統(tǒng)配電變壓器節(jié)省幾十萬(wàn)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(yīng)用前景
在火電廠中非晶合金變壓器至今沒(méi)有得到充分應(yīng)用的原因主要有：(1)容量小;(2)抗短路能力;(3)在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間短。(4)成本高。
由于非晶合金片材長(zhǎng)度的限制以及變壓器本身結(jié)構(gòu)的因素，非晶合金變壓器在產(chǎn)品容量上無(wú)法做大，目前國(guó)內(nèi)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(chǎn)工藝難度大、承受短路能力相對(duì)偏弱、由于非晶合金鐵心極其敏感，其結(jié)構(gòu)上的特殊性決定了非晶合金干式變壓器的受力不如傳統(tǒng)的變壓器好。因此，“承受突發(fā)短路能力試驗(yàn)”成了制約非晶合金變壓器的生產(chǎn)制造及銷售推廣的瓶頸。國(guó)內(nèi)公司試制的2500千伏安非晶合金變壓器。已經(jīng)通過(guò)國(guó)家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的包括“短路承受能力試驗(yàn)”在內(nèi)的全套例行、型式、特殊試驗(yàn)，取得試驗(yàn)合格證書。非晶合金鐵心配電變壓器在國(guó)外早已使用并取得了成功經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)的產(chǎn)品制造技術(shù)已基本成熟，產(chǎn)品可靠性有保障，完全可以滿足用戶需要。應(yīng)用非晶變壓器符合國(guó)家政策導(dǎo)向。由于銅價(jià)和硅鋼的價(jià)格上漲，而非晶合金材料的價(jià)格波動(dòng)較小及實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)后帶來(lái)的產(chǎn)品成本降低，使得兩者的價(jià)格差距迅速縮小，也有利于推動(dòng)非晶合金變壓器代替常規(guī)變壓器的使用。另外，財(cái)政部 、發(fā)改委和工信部聯(lián)合發(fā)布了《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效節(jié)能配電變壓器推廣實(shí)施細(xì)則》，其中能效一級(jí)的干式非晶變補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為40元/kVA。以一級(jí)能效的315kVA非晶變?yōu)槔袌?chǎng)價(jià)格約為4.5萬(wàn)元/臺(tái)，而補(bǔ)貼金額為9450元/臺(tái)，為產(chǎn)品價(jià)格的21%。因此，在財(cái)政補(bǔ)貼后，阻礙非晶變推廣使用的最大障礙(價(jià)格高于S11型變壓器約10%-30%)得到根本解決，考慮到使用過(guò)程中節(jié)能效果，更加突出了非晶變的經(jīng)濟(jì)性。可以預(yù)見，非晶合金變壓器在火電廠中的應(yīng)用將越來(lái)越廣范。
原標(biāo)題:探究非晶合金變壓器在火電廠的節(jié)能應(yīng)。
來(lái)源:論文網(wǎng) 串聯(lián)諧振廠家 www.2008cx.com 揚(yáng)州君昊電氣 轉(zhuǎn)載此文，- 上一篇：浙江泰順大手筆：光伏補(bǔ)貼拿到手軟 2015/10/16
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