简介:关于本文可作为变压器合金方面的大学硕士与本科毕业论文变压器合金论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
方大均1 符纯华2
（1. 重庆源通电器设备制造有限责任公司,重庆 402160；2. 四川理工学院机械工程学院,四川 自贡 643000）
摘 要：节能减排是当今能源应用领域的重点研究方向,变压器作为电力输送的重要设备,其能耗的控制将有助于能源的节约.非晶合金变压器空载损耗较低,有助于电网节电降耗,通过在重庆市荣昌县的实测数据显示,非晶合金变压器比硅钢片变压器整体损耗有大幅度的降低,其经济效益是非常可观的.
关键词：非晶合金变压器；节能减排；示范工程；应用案例
中图分类号：TM401 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）22-0041-04
1. 概述
节能减排是能源领域的主题,线损率是电力企业节能降耗工作的三大重要考核指标之一.国家发改委与科技部于2005年共同组织起草的《中国节能技术政策大纲》（征求意见稿）,其中明确指出“推广生产和应用S11型及非晶合金铁芯型低损耗变压器、低损耗导线、金具等节能型配电设备及附件.2010年前,淘汰电网在役的S7型及‘73’、‘64’型高耗能变压器设备.”以2000年数据比较,我国高耗能配电变压器负损耗比国际先进水平高50%～60%,空载损耗水平高90%以上.可见,还有较大的降低空间,而非晶合金铁心配电变压器比硅钢片铁心配电变压器空载损耗可降低70%～80%,因此,做好其节能降耗分析工作具有深远意义.
2. 非晶合金型变压器简介
非晶合金变压器是以非晶态金属为铁芯材料的一种新型变压器.非晶合金材料又称金属玻璃,是一种无晶体原子结构的合金.它采用国际先进的超急冷技术将液态金属以1×106℃/S冷却速度直接冷却形成厚度0.02～0.04mm的固体薄带,得到原子排列组合上具有短程有序、长程无序特点的非晶合金组织.目前通常为铁、镍-铁和钴基合金,铁磁体非晶合金比已知的另一些材料更易于磁化和消磁,它的磁性能已被确认在材料内部更易于磁性反转.非晶合金铁芯具有较高的饱和磁感应强度、低矫顽力、超低损耗、低激磁电流和良好的温度稳定性.非晶合金变压器与硅钢S11系列变压器相比,空载损耗下降60%～70%,空载电流下降20%～30%.非晶变空载时的功率因数为0.35,是硅钢片铁芯配电变压器的8倍以上,并且硅钢片铁芯配电变压器的铁损随电压的变化而变化,而非晶变的铁损不随电压的变化而变化.节能效果十分明显,是一种绿色环保性的高效节能变压器.
3. 非晶合金变压器产品技术指标和先进性
3.1 非晶合金变压器产品技术指标
我公司所生产的S（B）H15型非晶合金变压器的空载损耗值已低于GB/T25446-2010国家标准值20%～30%以上,主要是通过设备的改造和设计结构改进及工艺的完善,从而使所制作出的S（B）H15型非晶合金变压器的空载损耗达到S（B）H16型非晶合金变压器的空载损耗值（如图1所示）.
3.2 非晶合金变压器产品的先进性
我公司通过消化、吸收国内、外变压器的先进工艺技术和电场计算、电场模拟、模型试验等大量的试验研究,成功完成了10kV级S（B）H15型非晶合金变压器绕组结构、制作工艺、线圈的损耗和抗短路能力等课题研究.
3.2.1 设计的优化：变压器设计采用计算机软件编程设计,每一个规格均进行多个设计方案对比,最终从安全性、可靠性、操作性、工艺性、经济性等方面进行综合评定,最终确定其最优设计方案.
3.2.2 结构的创新：为了减少其空、负载损耗,提高变压器的安全性、可靠性、操作性、经济性,增强其抗短路的能力,对变压器线圈结构创新,采用优质的无氧铜导线（铜箔或铜带）绕制,其硬度在120N/mm2以上,它和传统的绕制方法不一样,传统的配电变压器都采用单同心的圆筒式结构,即低压绕组、高压绕组是内外布置.而我公司研发的非晶合金变压器为了减少非晶合金用量,设计将传统的高、低压之间的7～9mm改为3mm纸绝缘,同时实现零距离的相间装配,又可大大提高整体抗冲击的水平.即线圈制作成矩形加软角环的同心结构,这样的矩型同心绕组结构与三相四框五柱式非晶合金卷铁心相配合,使非晶合金用量下降,从而使整台变压器论文范文趋于下降,能进一步推广非晶合金在配电变压器的应用.
3.2.3 工艺的创新：为了提高产品的电气强度,确保产品的安全性、可靠性、操作性、工艺性,对变压器进行工艺创新：一是公司自主研发的一种气动压紧工装随线一起绕制工艺,有效地控制了线圈内外径尺寸.此工艺成功应用于非晶合金变压器线圈绕制上,可为公司节约铜线2%～3%.二是延长真空干燥时间6～8小时,因将常规变压器高、低压间7mm的主空道纸筒瓦楞改为3mm的纸绝缘,器身除潮就较困难,故需延长真空干燥时间.三是新增真空注油工艺,因主空道改为3mm的纸绝缘后,器身总装配后必须进行真空注油,否则主空道之间的气泡很难溢出,变压器的主、纵绝缘得不到保障.同时还应注意器身真空干燥完后进行总装配时在空气中暴露的时间,以免器身在空气中暴露的时间过长受潮.
3.2.4 新材料的推广：为了降低空载损耗,积极推广应用进口非晶合金带材,取代传统硅钢片铁心.
3.2.5 新技术的应用：为了降低变压器的噪声,在非晶合金铁心交叉接口处装设瓦楞胶板进行减振,同时也在器身与油箱接触的箱盖和箱底处均设有减振胶板,这样可减少噪声5dB以上.
综上所述,公司开发、生产的产品与国内同类产品相比,具有外形美观、重量轻、损耗低等特点,主要经济技术指标已达到国内领先水平.
4. 非晶合金型变压器国内外应用现状、示范工程应用案例分析
4.1 非晶合金型变压器国内外应用现状变压器是输变电设备制造业中的一项重要产品.变压器行业经过50年的建设,特别是改革开放30年来,在科技攻关、技术引进、消化吸收、科技创新等方面都取得了积极的成效,产品性能、质量、品种及规模也有了很大的提高,工艺技术及制造技术已达到国际20世纪90年代的水平,现已成为品种齐全、年产值80多亿元、年产量达1.4亿kVA的大产业.随着国民经济的不断发展,变压器行业正处于发展的大好时机.目前国内变压器行业的发展方向：一是向特大型超高压方面发展,二是中小型产品向节能化、小型化、低噪音、高阻抗、防爆型方面发展.
非晶合金铁芯配电变压器在国外早已使用并取得了成功经验.美国有100多万台非晶合金铁芯配电变压器挂网运行；日本也有35万台目前世界上最大的5000kVA的非晶合金变压器在运行.中国大陆地区目前在电网上运行的约500万台变压器中,非晶合金变压器大约仅有1万台.
4.2 我公司制作非晶合金型变压器示范工程应用案例分析
为了提高测试非晶合金铁心配电变压器与硅钢片铁心配电变压器节能效果对比的准确性,在变压器高、低压侧均加装计量箱,并首先对新增计量仪器、仪表计进行校验；其次,以15天为实测周期抄见电量,要求抄表周期误差不能超过10min,计算更换前后变压器本体损耗.
由于重庆地区山区多、平原少,配电变压器存在负载率普遍偏低的现象,因此选取荣昌县进行实测,两台配电变压器分别为：S7-250/10（1号变）,主要负荷为居民照明,负载率约为17.4%；S9-160/10（2号变）,主要负荷为居民照明,负载率约为15.8%.
实测后对比硅钢片铁心配电变压器的损失电量,非晶合金铁心配电变压器（1号变）降损72.3%,（2号变）降损69.3%,如表1所示：
5. 产品的市场需求、前景分析及推广效益5.1 产品的市场需求、前景分析
电源及电网建设是一项长期的战略举措,涉及到经济建设和人民生活的方方面面.目前我国人均拥有的装机容量只有0.4kW,人均用电量只有1064kW·h,平均不到世界人均水平的一半,仅为发达国家的1/12～1/6,因此在未来很长一个时期,为了满足国民经济不断发展的需要,我国电力工业将处于持续、稳定的发展时期,这为输变电设备行业提供了广阔的发展空间.
非晶合金变压器正适合于节能化发展方向,而由于该变压器具有空载损耗小、经济运行负荷率相对较低的特点,所以特别适用农村乡镇、城市居民生活用电,即使在负载率达到50%～80%实行三班制的工矿企业中,选择合适容量的非晶合金变压器仍能达到投资回收年限的要求.因此,在城市和农村推广使用非晶合金变压器,不仅可以降低变压器的损耗,还可因其良好的节电效果带来少建电厂的环保效益,在建设资源节约型社会的今天更具有重大的现实意义.
非晶合金变压器:变压器铁心厂，互感器铁芯，合金铁芯，铁芯插片机
5.2 产品推广效益
5.2.1 经济性分析
（1）实测经济性分析.根据表1结果进行简单的效益换算：
B实际等于CLP
式中：
B实际——变压器损耗电费,元
C——电费均价,元/MW·h
L——硅钢片变压器年损失电量,kW·h
P——降耗比率
以2009年数据为例,均价取600元/MW·h,年损耗电费如表2所示：
（2）推广经济性分析.运行论文范文是衡量变压器节能效果的主要指标,其计算公式为：
B等于CT（P0+ Pk·K2）
式中：
B——变压器损耗电费,元
T——全年运行小时数,取8760h
P0——空载损耗,kW
Pk——负载损耗,kW
K——变压器负载率
重庆市荣昌县现有S7型变压器308台,容量为39.63MVA；S9型变压器965台,容量为145.8MVA.由于变压器负载率不尽相同,因此去除负载损耗影响,只计算空载损耗论文范文：
B等于CTP0
根据公式计算,图2分别是部分非晶合金变压器与S7、S9系列变压器在不同额定容量时的空载损耗及节约情况对比.
根据2009年重庆市荣昌县地区配网理论计算结果显示,S7系列变压器年空载损耗电量约为113万kW·h,S9系列变压器年空载损耗电量约为351万kW·h,合计总损464万kW·h,论文范文301.6万元.
5.2.2 投资回收分析.非晶合金变压器之所以没快速推广,主要在于一次性投资过高,让人望而却步,事实上多投资的部分完全可以在不算太长的时间里用节省的电费来补偿.以上述实测2台区S9-M-160/10为例,售价约为25697元（2010年参考价）,非晶合金变压器的售价约为35490元（2010年参考价）.
（1）静态投资回收年限：
式中：
m——项目回收年限,年
A——收益率,元
E——维修论文范文,元（由于是多投资部分,维护论文范文为0）
计算得到多投资部分静态回收年限为4.6年.
（2）动态投资回收年限：
式中：
i——年利率,取6%
计算得到多投资部分动态回收年限为5.5年.
6. 结语
非晶合金变压器由于其独特的铁心材质,在节能效果上有明显优势.通过在重庆市荣昌县的实测,非晶合金变压器较硅钢片变压器整体降低损耗70%～80%左右.如果按变压器使用寿命30年考虑,经济效益将非常可观.在对老旧变压器改造及新装变压器时,在条件允许下尽量使用非晶合金变压器,这样有利于供电企业降损增效,同时对整个社会的节能降耗具有重要意义.
参考文献
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作者简介：方大均（1963-）,男,工程师,就职于重庆源通电器设备制造有限责任公司,研究方向：变压器开发.
（责任编辑：秦逊玉）
总结：本论文可用于变压器合金论文范文参考下载，变压器合金相关论文写作参考研究。
非晶合金变压器引用文献:
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