褚曉虹 浙江天地環(huán)保科技有限公司

燃煤電廠超低排放改造中非晶合金變壓器應(yīng)用的節(jié)能分析

褚曉虹 浙江天地環(huán)保科技有限公司

主要介紹了非晶合金變壓器的節(jié)能原理，對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用中的存在問題和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了分析，指出了節(jié)能效果的顯著特征，以期能大范圍推廣,未來將有廣闊的發(fā)展前景

非晶合金；變壓器；節(jié)能硅鋼片；節(jié)能效果評(píng)價(jià)

2014年，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部核能源局聯(lián)合下發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020）》的通知，全國(guó)各大發(fā)電廠很多都達(dá)不到超低排放限值，因此需對(duì)脫硫、脫硝和除塵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。同時(shí)，超低排放改造要盡可能降低能耗和成本。例如推廣節(jié)能燈、實(shí)施綠色照明、更換老舊變壓器、推廣高效電動(dòng)機(jī)等，都可以取得很大的成效，就用電行業(yè)來說，開發(fā)變壓器的節(jié)能潛力很大。

1 節(jié)能原理

變壓器主要通過導(dǎo)磁磁路系統(tǒng)完成電能傳輸，導(dǎo)磁材料的性能直接影響變壓器的特性。目前普遍使用的S9、S11等配變鐵心采用普通硅鋼片制作，屬晶態(tài)材料。隨著近年非晶態(tài)材料的發(fā)展，非晶合金鐵心配變憑借其在降低配變損耗上的明顯優(yōu)勢(shì)，逐漸開始在我國(guó)電網(wǎng)中應(yīng)用。

非晶合金就是指合金熔化后，采用超級(jí)冷卻技術(shù)，迅速使之冷卻，金屬原子還來不及重新排列被凝固住呈結(jié)晶狀態(tài)，由此產(chǎn)生非晶態(tài)合金。非晶合金材料的突出特點(diǎn)是鐵磁損耗低，非晶合金鐵心配變空載損耗僅為傳統(tǒng)硅鋼片配變損空載損耗的1/3～1/5左右，節(jié)能效果顯著，表1為典型硅銅片與非晶合金配比空載損耗對(duì)比。

表1 典型硅鋼片配變和非晶合金配變空載損耗對(duì)比

2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況

由于非晶合金材料在節(jié)能上的巨大潛力，美國(guó)GE公司與上世紀(jì)70年代底即開始進(jìn)行非晶合金變壓器的研究，并于1982年制作出世界上第一臺(tái)非晶合金配變，并穩(wěn)定掛網(wǎng)運(yùn)行。

2007年10月，美國(guó)能源部頒布了《商業(yè)設(shè)備節(jié)能規(guī)劃：配電變壓器節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》，把非晶合金配電變壓器列為節(jié)能高效的電力設(shè)備，要求在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用。日本發(fā)展非晶合金配電變壓器的速度也較快，據(jù)報(bào)道，已有近35萬(wàn)臺(tái)非晶合金配電變壓器在安全運(yùn)行。

1990年代初，非晶合金配變開始進(jìn)入我國(guó)電網(wǎng)進(jìn)行試運(yùn)行。目前我國(guó)電力系統(tǒng)中約有50 000余臺(tái)非晶合金配電變壓器在掛網(wǎng)運(yùn)行。

3 存在問題及其應(yīng)對(duì)措施

（1）主要加強(qiáng)全壽命設(shè)備管理，提高采用非晶合金配變經(jīng)濟(jì)性

目前我國(guó)非晶合金鐵心材料主要仍依靠進(jìn)口，造成非晶合金配變成本較高，采用非晶合金配變，初期投資較高，價(jià)格約為硅鋼片配變的1.3～1.4倍。

但由于非晶合金配變大大減少了空載損失，（相比硅鋼片配變）增加的配變一次性投資將由減少的配變損耗電量（折電費(fèi)）來補(bǔ)償。根據(jù)測(cè)算，配變新增投資回收年限約為5～7年，而正常配變使用期超過15年，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

為保證采用非晶合金配變后，能夠不提高乃至降低電網(wǎng)企業(yè)成本，應(yīng)對(duì)投運(yùn)的非晶合金配變進(jìn)行全壽命設(shè)備管理，特別是新增投資回收期內(nèi)配變不退役。

（2）保證工藝質(zhì)量，合理選擇裝設(shè)方式，減少噪音

變壓器的噪音主要是由于變壓器鐵心在主磁通下磁致伸縮而引起的振動(dòng)，決定噪音高低的主要因素是鐵心中的磁通和鐵心的夾緊程度。非晶合金變壓器噪音往往比普通變壓器大，主要由以下3個(gè)因素引起。

1）非晶合金材料的磁致伸縮程度要比普通優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片大得多，是硅鋼片的7～8倍，直接影響變壓器的噪音；2）非晶合金材料片薄，防震性差；3）非晶合金材料對(duì)應(yīng)力高度敏感，鐵心不受夾緊力。

據(jù)相關(guān)資料，現(xiàn)有非晶合金配變實(shí)測(cè)噪聲大于傳統(tǒng)配變，約為50～66 dB。

主要措施包括：1）在鐵心設(shè)計(jì)時(shí)取較低的鐵心磁密；2）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要增加變壓器器身及殼體的剛性；3）采取必要的消震措施；4）在鐵心制造上要提高鐵心搭縫的搭接質(zhì)量。

在安裝非晶合金配變時(shí)，也應(yīng)充分考慮噪音影響。確有必要時(shí)可采用配電室等隔音效果較好的安裝方式，采用桿上變時(shí)，可保持與民居的一定距離。

4 應(yīng)推廣用原則

2010年11月，國(guó)網(wǎng)公司頒布了《非晶合金鐵心配電變壓器選用導(dǎo)則》（Q/GDW463—2010）?！秾?dǎo)則》明確指出“非晶合金鐵心配電變壓器作為一種新型節(jié)能配電變壓器，與普通硅鋼配電變壓器相比，具有低空載損耗特性”。“在年平均負(fù)荷率低于20%和近空載時(shí)間較長(zhǎng)（如路燈、純居民、農(nóng)電等）的配電臺(tái)區(qū)應(yīng)用節(jié)能效果尤為顯著?！?同時(shí)，針對(duì)非晶合金配變特點(diǎn)，《導(dǎo)則》也對(duì)噪音控制、運(yùn)輸包裝等方面提出了具體規(guī)定?！秾?dǎo)則》的發(fā)布，為科學(xué)、合理使用非晶合金配變提供了具體依據(jù)。

5 非晶合金配變推廣目標(biāo)與效益測(cè)算

農(nóng)村地區(qū)新增、改造配變?cè)瓌t上使用非晶合金配變；戶內(nèi)配變?cè)瓌t上使用非晶合金配變，并輔以消噪措施；通過用電宣傳，引導(dǎo)專變用戶采用非晶合金配變。按照小容量、多布點(diǎn)、短半徑的原則，在臺(tái)區(qū)擴(kuò)容時(shí)結(jié)合噪音等因素選擇安裝方式和位置，盡可能選擇非晶合金配變。通過物資集約化管理，集中采購(gòu)非晶合金配變，降低工程造價(jià)。

根據(jù)測(cè)算，未來五年，某沿海省份電網(wǎng)將有掛網(wǎng)非晶合金配變約60 000余臺(tái)，預(yù)計(jì)每年將減少損耗2.77億kWh，相當(dāng)于減少二氧化碳年排放26.1萬(wàn)t。

以上所述，非晶合金變壓器最大的優(yōu)點(diǎn)是空載損耗低，運(yùn)行成本低，批量運(yùn)行后能有效降低電網(wǎng)的線損，節(jié)能效果明顯，是我國(guó)重點(diǎn)推廣的新型節(jié)能產(chǎn)品。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，既可為國(guó)家節(jié)約大量能源，又能取得顯著的環(huán)保效益，值得大力推廣。

Energy Conservation Analysis on Amorphous Alloy Transformer in Ultra Low Emission Renovation at Coal-Fired Power Plant

Zhu Xiaohong Zhejiang Province Tiandi Environmental Protection Technology Co.,Ltd

The article introduces energy conservation working principle of amorphous ally transformer and analyzes existing problems and countermeasures in practical application. The author points out notable features of energy saving effect and hopes for large scale promotion and board development prospective in the future.

Amorphous Alloy, Transformer, Energy Saving Silicon Steel Sheet, Energy Saving Effect Evaluation

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.03.008