广东电网潮州潮安供电局 广东潮安，515638
摘要：依托社会经济的飞速发展,城市和农村用电负荷迅速增加,而在农村地区由于地区问题,电网的可靠性无法满足居民用电需求,同时农村发展和经济建设需要稳定的电力保障。本文介绍了非晶合金变压器的特点结构和应用现状。并结合非晶合金变压器的性能特点和农村电网的负荷特性,对变压器的实际节能效果进行了分析,对试验项目的综合经济分析和评价,证明非晶合金变压器具有明显的节能效果。很适合农村电网的现状和迫切需求改造的愿景。学习国内外已有的成功案例。非晶合金变压器必将逐步取代传统的硅钢片铁芯变压器。
关键词：非晶合金变压器；农村电网；节能效益；节能经济
近年来,随着我国经济的迅猛发展,经济社会的需求迅速增长,能源消耗巨大,降低电力消耗,合理利用电力是解决电力需求增长的有效途径。此外,电力生产以火电为主的情况不容乐观,在燃煤发电过程中会产生大量的粉尘、二氧化碳、二氧化硫、噪声污染和对生态环境的危害,因此降低电力损耗也是建设环境友好型社会的必然要求。此外,与传统的硅钢片配电变压器相比,空载损耗低是非晶合金变压器的突出特点,节能效果非常突出,应用前景非常广阔。如果充分开发和利用节能变压器,不仅能节省大量的能源,而且有利于环境保护。目前,世界上许多国家都在推广非晶合金变压器。
1、非晶合金变压器的结构特点与性能概述
1.1非晶合金变压器的简介
非晶态合金是指以铁、碳、硅、硼、钴为原料,采用快速冷却方法使内部原子无序化排列的合金,是目前流行的新型节能材料。在合金生产过程中,加入非金属元素如硅、碳、硼在铁、镍、钴、铬,通过一定比例的铁、硼、硅的混合热溶液,以106/S速度冷却，以30M/S的速度旋转底盘使其成薄条形[1]。由于过程中高温骤冷和高速旋转，使其原子结构无法有序排列，外观看来并不是一般金属合金的晶体状态。所以称之为“非晶合金”。它具有良好的铁磁性特征，机械强度高，耐腐蚀性好，生产工艺简单、产量高。非晶合金变压器是近年来发展起来的一种新型节能变压器。非晶合金铁心变压器的制造原理主要是采用非晶合金材料代替硅钢片制成变压器。非晶合金材料的突出特点是铁损低，其主要特点是空载损耗低，空载电流低，空载损耗下降75%左右，空载电流下降50%左右，负载损耗降低15%左右，节能效果显著。
1.2非晶合金变压器的特性概要
非晶合金变压器在空载损耗、稳定性、机械应力敏感性、噪声水平、容升特性和结构上都与传统变压器有较大差别，非晶合金变压器的空载损耗相对于S9型硅钢变压器可降低约75%，相对于S11型可降低约65%；在电力系统运行环境中,非晶合金变压器空载损耗有起伏,但基本稳定；由于非晶合金带材对机械应力非常敏感,除了保持电气装配距离外,还要保证机械距离；噪声理论上可以使两种变压器处于同一水平；由于非晶合金变压器的新型绝缘结构,主要绝缘结构较小,非晶合金变压器的主电容比硅钢片大；三相非晶体合金变压器最合理的结构是三相四箱式五列结构,一般结构为波纹管全密封维护[2]。通常采用dyn11连接方法,有助于抑制谐波和不平衡三相负载引起的谐波和中性点电位偏移。
2、农村电网的现状
我国农村电网的负荷具有较强的季节性特点,配电变压器运行时间小于总运行时间的70%~80%，变压器的平均负荷率为低、空载或轻负荷。大多数农村电网建设水平低、缺乏前期规划、安全性低、技术设备差、电力损耗大,特别是在偏远地区,“大牛拉小车”现象特别严重、负荷大、输电线路长、农村用电负荷高,维修成本高达总预算的80%。虽然城乡电网的改造有所改善,网络损耗大大降低,节约了能源,但仍有许多高能耗变压器继续在农村电网使用,线损管理机制和管理不到位,无功补偿装置也严重,低压线损仍然严重。所以适当采用非晶合金变压器，若能广泛地应用到农村电网上，必将产生巨大的节能效益。
3、非晶合金变压器节能性试验研究
根据对非晶合金变压器试点的运行监测数据，对试点区域更换非晶合金变压器前后六个月的有功损耗、无功损耗等情况进行对比分析。非晶合金变压器的应用试点更换新型节能变压器前，所用的是型号为S9的传统变压器，更换后是型号为SH15的非晶合金变压器，且更换前后的配电容量均为100kVA，试点区域变压器更换前后的有功损耗电量、有功损耗率、无功损耗电量、无功损耗率具体如下表3.1所示。
由表3.1可以看出，经计算可得该试验地区在7-12月平均负载率为12.38%，7-9月的有功供电量为16536kWh，平均耗损率为6.15%，耗损电量达到1016.4kWh；无功供电量为17978kvarh，平均耗损率为45.75%，耗损电量达到8223kvarh，10-12月在更换了非晶合金变压器的情况下，3个月的有功供电量为24665kWh，平均损耗率为1.61%，损耗电量仅为398kWh。由此可知，更换非晶合金变压器后负载率明显有所增长，平均每月更是能节约1689.6KWh的总电量。其更换的好处显而易见。
4、农村电网使用非晶合金变压器效益分析
国家发展和改革委员会在制定中长期节能计划,实施强制性节能标准、能效认证和能效标识等。最新标准GB200553-2006《三相配电变压器效率限值和节能评价》和《配电变压器能效技术经济评价指南》对配电变压器能耗的规定和评价,肯定了非晶合金变压器的节能效果。此外,对于当前的电力工业,节能降耗也是需要控制的重点。
非晶合金变压器价格一般情况下比同容量的S11型变压器高25％左右，按比例初步计算可得，4左右年时间即可收回变压器差价部分的投资成本。2003年以后，由于用于制造S9等系列变压器的硅钢片短缺，它引起了价格的突然变化,从大约1万元/吨猛涨到大约3.8万元/吨,但非晶合金变压器的成本几乎与相同规格硅钢片变压器相同。通过计算分析,非晶合金变压器和传统硅钢变压器的价格比从2:1降低到1.1:1,缩短了投资回收期,为普及非晶合金变压器提供了良好的机会。随着技术的发展,非晶合金带材的产量将不断提高,非晶合金变压器的价格将进一步降低,因此,非晶合金变压器取代硅钢片变压器势在必行[3]。
综上所述，在农村电网改造过程中使用非晶合金变压器是非常必要的，可达到很高的预期产值。切勿只顾及眼前利益，要使目前经济利益服从和兼顾好更长远得经济利益。非晶合金变压器除在节能效果上占有优势外，其投资回收年限不长，如一次性投资到位，可避免短期内的重复投资，符合节约能源的国家政策导向，产品制造技术已基本成熟，产品可靠性有保障，完全满足用户需要，可以大范围推广应用。
参考文献：
[1]张玮,宋述兵. 10kV非晶合金变压器提高抗短路能力的方法[J]. 山东工业技术,2016,(15):204+202.
[2]王旭东. 10kV非晶合金配电变压器铁芯质量控制研究[J]. 通讯世界,2014,(24):153-154.
[3]马峰超,牛大鹏,韩成. 非晶合金变压器在铁路电力供电系统的应用前景[J]. 铁道工程学报,2014,(11):94-97.
论文作者:赖秀霞
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/24
标签：变压器论文; 合金论文; 电网论文; 节能论文; 硅钢片论文; 农村论文; 电量论文; 《基层建设》2016年35期论文;