基于综合节能的整流变压器最优运行工况研究

罗隆福　胡是亚　许志伟　佘双翔　贾恒

摘要：应用于金属冶炼、化工电解等行业的大功率整流变压器，其线圈铜阻随温度升高而增大，相应的基本铜耗也会增加；冷却装置的投入不仅能控制整流变压器在温升限值内运行，还能降低绕组温度实现降耗，但该过程加大了冷却装置的能耗，系统的整体能耗是否最低就需要根据实际情况进行分析.本文结合某铝业公司工程实测数据，对整流变压器损耗与温升关系，冷却功率与温升关系进行了深入研究，通过优化计算得到整流变压器的最优运行工况，即系统综合能耗最低时的温升及需投入的冷却功率，为整流变压器综合节能提供了理论依据和有效方法.

关键词：整流变压器；冷却装置；温升；优化；节能

中图分类号：TM422 文献标识码：A

电解铝行业历年来都被称为“高耗能产业”. 2011年全国总耗电量4.75亿万千瓦时，电解铝行业耗电量就占5.4%，而就该行业本身而言，其电力成本可占其总成本的40%甚至更多.据有关部门统计，中国2012年电解铝产量超过2 000万吨，目前平均每吨电解铝生产耗电在14 000度左右，是名副其实的用电大户，若能够通过新技术、新手段或新思路使电解铝整个生产过程降低电耗，意义十分重大.

目前大功率整流行业的节能发展主要有[1]：

1） 整流设备材料的更新与制造工艺的进步；

2） 合理设计和选择整流系统的装配结构；

3） 感应滤波等谐波治理和无功功率补偿新技术的发展[2-4]；

4） 设计或改善经济运行方案；

5） 合理选择优化冷却方式进行温升控制.

当整流机组安装后，额定产量的机组损耗为确定值，运行管理节能便成为唯一有效的节能措施.整流变压器的运行损耗与其温度密切相关，降温可实现整流变压器的铜耗降低，环境温度一定时，降温却只能通过加大冷却投入来实现，此消彼长，若不进行合理有效控制，导致所投功率大于降耗收益，是不划算的.本文就此展开分析研究，探求新的节能思路.

5结论

本文通过对如何控制整流变压器的温升与合理调度冷却机组的投切，以及在温升限值内寻找两者的最小损耗点进行了研究.研究结果与增投前总损耗相比较，每台120 MVA的整流变压器，额定产量运行时，能够减少2.249 kW的损耗.就本文所研究公司10台整流变压器而言，全年可节省约19.7万度电能，若以0.7元/度的电价进行计算，即可实现全年节省电费13.8万元.可见冷却装置的合理运行管理，对系统的节能及安全运行有着极其重要的理论意义和实用价值，能有效提高企业经济效益.

参考文献

[1]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]李勇，罗隆福，刘福生， 等.变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景[J].电工技术学报，2009，24（3）：86-92.

[3]宁志毫，罗隆福，许加柱， 等.变压器铁心谐波磁通抑制技术及其在工业整流中的应用[J].湖南大学学报：自然科学版，2011，38（12）：34-39.

[4]许加柱.新型换流变压器及其滤波系统的理论与应用研究[D].长沙：湖南大学，2007.

[5]尹克宁.变压器设计原理[M].北京：中国电力出版社， 2003.

[6]熊信银，张步涵.电气工程基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.

[7]冯斌.油浸式变压器换热性能[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2007.

[8]INCROPERA F P， KONX A L， MAUGHAN J R. Mixedconvection flow and heat transfer in the entry region of a horizontal rectangular duct[J]. Transaction of the ASME， 1987， 109（2）：434-439.

[9]朱英浩.变压器常识ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

[10]杨世铭，陶文铨.传热学[M].4版. 北京：高等教育出版社，2006.

摘要：应用于金属冶炼、化工电解等行业的大功率整流变压器，其线圈铜阻随温度升高而增大，相应的基本铜耗也会增加；冷却装置的投入不仅能控制整流变压器在温升限值内运行，还能降低绕组温度实现降耗，但该过程加大了冷却装置的能耗，系统的整体能耗是否最低就需要根据实际情况进行分析.本文结合某铝业公司工程实测数据，对整流变压器损耗与温升关系，冷却功率与温升关系进行了深入研究，通过优化计算得到整流变压器的最优运行工况，即系统综合能耗最低时的温升及需投入的冷却功率，为整流变压器综合节能提供了理论依据和有效方法.

关键词：整流变压器；冷却装置；温升；优化；节能

中图分类号：TM422 文献标识码：A

电解铝行业历年来都被称为“高耗能产业”. 2011年全国总耗电量4.75亿万千瓦时，电解铝行业耗电量就占5.4%，而就该行业本身而言，其电力成本可占其总成本的40%甚至更多.据有关部门统计，中国2012年电解铝产量超过2 000万吨，目前平均每吨电解铝生产耗电在14 000度左右，是名副其实的用电大户，若能够通过新技术、新手段或新思路使电解铝整个生产过程降低电耗，意义十分重大.

目前大功率整流行业的节能发展主要有[1]：

1） 整流设备材料的更新与制造工艺的进步；

2） 合理设计和选择整流系统的装配结构；

3） 感应滤波等谐波治理和无功功率补偿新技术的发展[2-4]；

4） 设计或改善经济运行方案；

5） 合理选择优化冷却方式进行温升控制.

当整流机组安装后，额定产量的机组损耗为确定值，运行管理节能便成为唯一有效的节能措施.整流变压器的运行损耗与其温度密切相关，降温可实现整流变压器的铜耗降低，环境温度一定时，降温却只能通过加大冷却投入来实现，此消彼长，若不进行合理有效控制，导致所投功率大于降耗收益，是不划算的.本文就此展开分析研究，探求新的节能思路.

5结论

本文通过对如何控制整流变压器的温升与合理调度冷却机组的投切，以及在温升限值内寻找两者的最小损耗点进行了研究.研究结果与增投前总损耗相比较，每台120 MVA的整流变压器，额定产量运行时，能够减少2.249 kW的损耗.就本文所研究公司10台整流变压器而言，全年可节省约19.7万度电能，若以0.7元/度的电价进行计算，即可实现全年节省电费13.8万元.可见冷却装置的合理运行管理，对系统的节能及安全运行有着极其重要的理论意义和实用价值，能有效提高企业经济效益.

参考文献

[1]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]李勇，罗隆福，刘福生， 等.变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景[J].电工技术学报，2009，24（3）：86-92.

[3]宁志毫，罗隆福，许加柱， 等.变压器铁心谐波磁通抑制技术及其在工业整流中的应用[J].湖南大学学报：自然科学版，2011，38（12）：34-39.

[4]许加柱.新型换流变压器及其滤波系统的理论与应用研究[D].长沙：湖南大学，2007.

[5]尹克宁.变压器设计原理[M].北京：中国电力出版社， 2003.

[6]熊信银，张步涵.电气工程基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.

[7]冯斌.油浸式变压器换热性能[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2007.

[8]INCROPERA F P， KONX A L， MAUGHAN J R. Mixedconvection flow and heat transfer in the entry region of a horizontal rectangular duct[J]. Transaction of the ASME， 1987， 109（2）：434-439.

[9]朱英浩.变压器常识ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

[10]杨世铭，陶文铨.传热学[M].4版. 北京：高等教育出版社，2006.

摘要：应用于金属冶炼、化工电解等行业的大功率整流变压器，其线圈铜阻随温度升高而增大，相应的基本铜耗也会增加；冷却装置的投入不仅能控制整流变压器在温升限值内运行，还能降低绕组温度实现降耗，但该过程加大了冷却装置的能耗，系统的整体能耗是否最低就需要根据实际情况进行分析.本文结合某铝业公司工程实测数据，对整流变压器损耗与温升关系，冷却功率与温升关系进行了深入研究，通过优化计算得到整流变压器的最优运行工况，即系统综合能耗最低时的温升及需投入的冷却功率，为整流变压器综合节能提供了理论依据和有效方法.

关键词：整流变压器；冷却装置；温升；优化；节能

中图分类号：TM422 文献标识码：A

电解铝行业历年来都被称为“高耗能产业”. 2011年全国总耗电量4.75亿万千瓦时，电解铝行业耗电量就占5.4%，而就该行业本身而言，其电力成本可占其总成本的40%甚至更多.据有关部门统计，中国2012年电解铝产量超过2 000万吨，目前平均每吨电解铝生产耗电在14 000度左右，是名副其实的用电大户，若能够通过新技术、新手段或新思路使电解铝整个生产过程降低电耗，意义十分重大.

目前大功率整流行业的节能发展主要有[1]：

1） 整流设备材料的更新与制造工艺的进步；

2） 合理设计和选择整流系统的装配结构；

3） 感应滤波等谐波治理和无功功率补偿新技术的发展[2-4]；

4） 设计或改善经济运行方案；

5） 合理选择优化冷却方式进行温升控制.

当整流机组安装后，额定产量的机组损耗为确定值，运行管理节能便成为唯一有效的节能措施.整流变压器的运行损耗与其温度密切相关，降温可实现整流变压器的铜耗降低，环境温度一定时，降温却只能通过加大冷却投入来实现，此消彼长，若不进行合理有效控制，导致所投功率大于降耗收益，是不划算的.本文就此展开分析研究，探求新的节能思路.

5结论

本文通过对如何控制整流变压器的温升与合理调度冷却机组的投切，以及在温升限值内寻找两者的最小损耗点进行了研究.研究结果与增投前总损耗相比较，每台120 MVA的整流变压器，额定产量运行时，能够减少2.249 kW的损耗.就本文所研究公司10台整流变压器而言，全年可节省约19.7万度电能，若以0.7元/度的电价进行计算，即可实现全年节省电费13.8万元.可见冷却装置的合理运行管理，对系统的节能及安全运行有着极其重要的理论意义和实用价值，能有效提高企业经济效益.

参考文献

[1]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]李勇，罗隆福，刘福生， 等.变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景[J].电工技术学报，2009，24（3）：86-92.

[3]宁志毫，罗隆福，许加柱， 等.变压器铁心谐波磁通抑制技术及其在工业整流中的应用[J].湖南大学学报：自然科学版，2011，38（12）：34-39.

[4]许加柱.新型换流变压器及其滤波系统的理论与应用研究[D].长沙：湖南大学，2007.

[5]尹克宁.变压器设计原理[M].北京：中国电力出版社， 2003.

[6]熊信银，张步涵.电气工程基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.

[7]冯斌.油浸式变压器换热性能[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2007.

[8]INCROPERA F P， KONX A L， MAUGHAN J R. Mixedconvection flow and heat transfer in the entry region of a horizontal rectangular duct[J]. Transaction of the ASME， 1987， 109（2）：434-439.

[9]朱英浩.变压器常识ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

[10]杨世铭，陶文铨.传热学[M].4版. 北京：高等教育出版社，2006.