更换非晶变压器节电量的实例分析

郭世刚 陈玉静

(1天津市电力公司城西供电分公司运检部天津300110 2中国移动通信集团天津有限公司建设中心天津300070)

0 前言

根据工作安排，供电公司将某供电小区范围内的2台S9型变压器更换为新型非晶态合金变压器。该项目中被改造的2台S9型变压器设备老化严重，变压器自身损耗及线损较高，降低了供电的可靠性。

更换前变压器容量为2×160KVA，改造过程中对变压器进行了增容，改造后变压器总容量为2×400KVA。结合本次改造项目，对更换新型非晶态合金变压器后的节电量进行了计算和分析，以实例说明更换新型非晶态合金变压器具有明显的节电效果。

1 非晶态合金变压器节能原理描述

变压器是根据电磁原理而制造的一种变电设备，导磁磁路系统是变压器的主要部分，导磁材料性能的优劣直接影响着变压器的技术经济指标，非晶合金就是在此基础上发展起来的高新功能材料;所谓非晶合金就是指把已经融化的液态合金，采用超级冷却技术，使其从液态到固态的过程中，金属内部原子来不及有序排列，呈结晶状态，此金属没有常规晶态合金的晶粒、晶界存在，故称为“非晶态合金”;非晶合金的这种结构使其具有高饱和磁感应强度、低损耗(相当于硅钢片的1/4)、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点,因此用非晶合金材料制造的变压器铁芯，其空载损耗较常规S9系列下降70-80%，空载电流较S9系列下降50%，负载损耗也较常规S9系列变压器下降，变压器运行时每秒100-120次的去磁和被磁化过程相当容易，从而大幅度降低了铁芯的空载损耗，若用于油浸变压器还可减排CO、SO、NOX等有害气体，其明显的节能、降耗特点被称为新世纪的“绿色材料”。

变压器的空载损耗主要是由涡流损耗和磁滞损耗组成，涡流损耗与铁心材料的厚度成正比，与电阻率成反比，磁滞损耗与磁滞回线所包络的面积成正比。非晶合金带材的厚度仅为27μm，是冷轧硅钢片的1/11左右，电阻率是冷轧硅钢片的3倍左右，因此由非晶合金制成的铁心，它的涡流损耗比冷轧硅钢片制成的铁心要小很多。另外非晶合金的矫顽力小于4A/m,是冷轧硅钢片的1/7左右，非晶合金的磁滞回线所包络的面积远远小于冷轧硅钢片，因此非晶合金的磁滞损耗比冷轧硅钢片的也小很多。

综上所述，非晶合金带材是一种具有优异软磁性能的材料，非晶态合金变压器的空载损耗非常低，仅为S9型硅钢变压器的20%。非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗(指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗)下降80%左右，空载电流(变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流)下降约85%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地方。

非晶态合金变压器具有以下优点：

（1）超低损耗特性，省能源、用电效率高；

（2）非晶金属材料制造时使用较低能源以及其超低的损耗特性，可大幅节省电力消耗及减少电厂发电量，相对的减少SO2、CO2废气的排放，降低对环境污染及温室效应，免保养，无污染；

（3）运转温度低、绝缘老化慢、变压器使用寿命长；

（4）高超载能力，高机械强度；

（5）非晶铁心在通过较高频率磁通时，仍具有低铁损及低激磁电流的特性而不致产生铁心饱和的问题，故以非晶铁心制成的SCBH15型非晶合金变压器具有较好的耐谐波能力；

（6）投资回收效益快。

2 项目年节电量计算

2.1 确定计算方法

该类项目节电量的计算一般需要测量更换前后变压器损耗电量。如果变压器损耗电量不能通过实测得到，损耗电量可等于变压器的短路损耗与平均负荷率平方的乘积加上空载损耗，再乘以运行时间得到。根据该项目的实际情况，最终确定项目节电量计算公式如下：

△E=n×【（P0-P0’）+Pk×（Q2×β÷Q1）2-Pk’×β2】×h

其中:P0----改造前单台变压器空载损耗，单位kw；

P0’----改造后单台变压器空载损耗，单位kw；

Pk----改造前单台变压器短路损耗，单位kw；

Pk’----改造后单台变压器短路损耗，单位kw；

Q1----改造前变压器总容量，单位kVA;

Q2----改造后变压器总容量，单位kVA;

β----变压器平均负载率，单位%；

n----变压器数量，单位台；

h----变压器年运行时间，单位h；

2.2 节电量的确定

此次改造的变压器数量n=2台，改造前单台变压器容量Q1=160kVA，改造后单台变压器容量Q2=400kVA，改造前单台变压器短路损耗Pk=0.54kw，改造后单台变压器短路损耗Pk’=0.18kw，改造前单台变压器短路损耗Pk=3.8kw，改造后单台变压器短路损耗Pk’=4.3kw，变压器平均负载率β=60%，变压器年运行时间h=8760h，则该项目节电量为

经过分析,每台400 kVA非晶态合金配电变压器，每年相对S9型160kVA配电变压器可减少电能损失6.45万kWh，若全市各企业的配电变压器全部采用非晶态合金变压器，每年可节约的电能则十分显著。

3 结论

非晶态合金变压器若能完全替代S9系列配电变压器，节约电能的效果十分显著，同时还可带来少建电厂的良好的环保效益，少向大气排放温室气体，这样会大大地减轻对环境的直接污染，使其成为新一代名副其实的绿色环保产品。总之，国家在城乡电力网系统发展与改造中，若能大量推广采用三相非晶铁心配电变压器产品，其最终会获得节能与环保两方面的效益。

[1]国家发展改革委《电力需求侧管理办法》（发改运行(2010)2643号）

[2]《国家发展改革委关于印发<电网企业实施电力需求侧管理目标责任考核方案（试行）>的通知》（发改运行(2011)2407号）