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高節能盧科爾配電變壓器盧本平(河北省電力公司,河北石家莊050021)能、高工效和低成本的特點,是電力系統節能的有力措施。
1盧科爾配電變壓器盧科爾(lucore)配電變壓器是多邊形截面卷鐵心(簡稱多邊形鐵心)的商標專利名稱,它是由對稱的2組梯形、并加矩形硅鋼片條連續卷繞而成(見圖1)。多邊形鐵心變壓器具有以下特點:a.變壓器的空載性能好,優于疊鐵心和矩形鐵心。
b .鐵心截面系數較高(、表2),在邊數等于正12時系數為95 .5,相當于11級梯形鐵心截面系數,可滿足配電變壓器的需要在邊數大于正15時,其鐵心截面系數超出梯形鐵心截面系數97 的極限水平,可達到99 ,有利于開發較大容量卷鐵心變壓器。其鐵心截面不限于正多邊形,可以綜合優化鐵心截面。
級數系數邊數系數c.鐵心硅鋼片規格少,制作工效比梯形卷鐵心高。如正12邊形鐵心需6(9)種規格的硅鋼片,同等截面系數的11級梯形鐵心需22(33)種規格硅鋼片。而疊鐵心和矩形鐵心的制作均需在線圈裝配后進行復歸,其工效較低,且疊鐵心的硅鋼片規格數以千計。
d .鐵心的硅鋼片可以分段套裁,原料利用率較高,變壓器總成本低。
2不同類型三相變壓器的比較從S9型10 kV、 kVA各類鐵心三相變壓器(a)六級梯形(b)十邊形(c)十二邊形(d)圓形(e)矩形(f)單相二柱(g)三相三柱(h)三相五柱的損耗和重量計算比較,可以看出:a.卷鐵心變壓器的原料總重量低于疊鐵心。
b .雖然圓卷鐵心變壓器的鐵心和線圈重量均小,但是原料總重量卻高于梯形和多邊形卷鐵心。
c.雖然正20邊和正24邊形鐵心的截面系數大于正16邊形,但正16邊形鐵心變壓器的原料總重量卻低。所以,過高的截面系數不一定經濟。
d .綜合衡量變壓器的鐵心截面,以正12邊形為優。與正16邊形鐵心比較,雖然原料總重量增加0 .9(多6 kg),而工效卻提高33 其與梯形卷鐵心比較,原料總重量減少1 .1,工效提高1 .7倍與疊鐵心比較,原料總重量減少7 .6,工效提高數十倍。
e .三相三柱正12邊形鐵心與疊鐵心變壓器相比較,在總損耗相同時,原料總重量減少7 .6在原料總重量約相等時,總損耗減少11 .2.
f .三相五柱正12邊形鐵心與三相三柱疊鐵心變壓器相比較,在總損耗相同時,原料總重量減少1 1 .7 在原料總重量約相等時,總損耗減少3節能變壓器的節約價值配電變壓器是電力系統中數量多的用電設備,其損耗對電力系統的經濟效益有直接的影響。
我國配電變壓器的年增長容量約為6 000萬kVA ,以10 W/kVA損耗率計算的功率損失每年增加約60萬kW ,為數可觀。國產變壓器的損耗過高,與美國GE公司生產的50 kVA和100 kVA單相卷鐵心變壓器相比較, S9變壓器的總損耗高出89 .4和配電變壓器供給1 kW功率線損需要的發電功率和設備容量分別約為1 .36 kW和1 .63 kW ,其需要的發電和高壓輸變電設備總費用約需1萬元/kW,年電費約需0 .2萬元/kW , 10 a總費用約需3萬元/如果每年新增的6 000萬kVA配電變壓器都采取盧科爾(lucore)配電變壓器,在與S9疊鐵心變壓器同等成本條件下,可以使其額定損耗率比S9疊鐵心變壓器減少2~4 W/kVA.如以其實際運行平均損耗率減少1 W/kVA計算,電力系統可節約發電設備容量約10萬kW ,節約輸變電設備容量約40萬kVA ,設備總價值約6億元可減少的系統總功率約8萬kW,電量損失約7億kWh/a ,10 a節約的電費約12億元。其10 a節約價值約18億元,并且是年年遞增。
配電變壓器10kV及以上高壓供電網發電廠電力系統額定容量損耗率損失功率線損率線損功率供電功率廠用電率發電功率備用率檢修率發電容量降損效益注:①表內數值以100 kVA配電變壓器和10 kV及以上高壓電網高峰負荷時線損率等于12為基準推算②變壓器負荷功率因數=0.9,大負荷率=0.9,銅鐵損耗比=6項目節電功率年節電量設備容量單價設備費/萬元電價年電費/萬元10 a總費用配電變壓器損失配電變壓器高壓供電網發電廠電力系統60 GVA配電變壓器實際損失減少1 W/ kVA電力系統注:①S9配電變壓器平均損耗率約15 W/ kVA,實際運行平均損耗率約5 W/ kVA , 60 GVA配電變壓器實際總損失功率約②變壓器負荷功率因數=0.9,大負荷率=0.9,銅鐵損耗比=6年節電量負載小時:配電變壓器鐵損8 760 h負荷損失電網設備容量按三級輸變電總容量和發電設備容量計算,約為4 kVA/ kW 3運行經驗及運行成效此單片機系統在南郊變電站進行了試運行。經測試和傳動,事故音響回路動作正常。消除了只要有開關在斷位,事故音響回路就啟動的缺陷也消除了開關在斷位,事故音響電阻長期帶電,致使失去事故音響的缺陷。之后在其它變電站中也進行了推廣改造。此單片機系統為運行值班人員提供了準確無誤的事故預報信號,有利于對事故做出正確判斷。
4結束語本文所列的事故音響回路的缺陷,在河北南部電網變電站無人值班的改造過程中很普遍。此缺陷會直接影響調度及運行值班員對設備運行情況的判斷另外它的存在還易造成事故音響電阻的損壞,并進而發展成信號電源的短路。通過采取以上方法,成功地解決了這一問題,也為解決變電站無人值班改造中其它問題,提供了新的思路及方法。
用節能變壓器更新S7 50 kVA高損耗變壓器,有以下優越性。
a.變壓器的損耗愈低, 10 a總費用愈少,節約效益愈好。
相變壓器取代S7 50 kVA高損耗變壓器,10 a總更新費用的回收年限分別為13 .6、8、5 .9、4 .6a.
c.以DJ9、DJ12和DJ15卷鐵心單相變壓器取代S7 50 kVA高損耗三相變壓器, 10 a總費用分別減少5 050、10 500、12 700元,變壓器更新費用心相比較, 1 0 a總費用的節約效益分別提高器費用的回收年限減少5 .6、9、10 .8、11 .7 a,相差十分懸殊,單相更好于三相。
5建議a.降低配電變壓器的損耗,有利于電力系統節能和節約建設費用,其經濟效益巨大。電力部門要鼓勵使用高節能變壓器,開放高節能變壓器市場,促使變壓器制造廠提供高水平的節能產品。
b .盧科爾(lucore)配電變壓器與同容量、同成本的疊鐵心三相三柱變壓器相比較,其三相三柱、三相五柱和單相變壓器的總損耗可以分別減少約低損耗硅鋼片,可以使配電變壓器總損耗進一步減少10 ~15 ,其節能效益更好。還可以進一步發展其它類型變壓器,如多邊形卷鐵心變壓器取得更好的經濟效益。
c.發展三相五柱多邊形卷鐵心變壓器不僅有利于節能,其D/ Y接線也有利于解決三相負荷不平衡和三次諧波問題。
d .要充分發揮單相多邊形卷鐵心變壓器的節能潛力,對城鄉居民區配電應優先采取單相高壓分散臨近負荷點供電的節能措施。
e.多邊形截面鐵心克服了卷鐵心變壓器發展中的困難,它不僅能節約原料、能源和建設費用,也可改善變壓器生產勞動條件和提高勞動生產率,對今后10~ kV中小容量變壓器的技術發展將有一定影響。
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