于敏業(yè)

（大同煤礦集團(tuán)機(jī)電管理處，山西　大同　037003）

非晶合金變壓器在煤礦中的應(yīng)用

于敏業(yè)

（大同煤礦集團(tuán)機(jī)電管理處，山西大同037003）

摘要針對(duì)非晶合金變壓器在煤礦中的應(yīng)用，介紹了非晶合金的特點(diǎn)，分析了非晶合金變壓器與普通硅鋼變壓器節(jié)能對(duì)比，研究了非晶合金變壓器結(jié)構(gòu)，最后完成了非晶合金變壓器在煤礦中的工業(yè)試驗(yàn)。實(shí)踐證明，非晶合金變壓器具有空載損耗低和空載電流小的優(yōu)點(diǎn)，具有節(jié)能、環(huán)保和運(yùn)行穩(wěn)定可靠的突出優(yōu)勢(shì)，有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞非晶合金變壓器；煤礦；節(jié)能；環(huán)保

煤礦是高用電量企業(yè)，節(jié)約電能是煤礦企業(yè)發(fā)展的一條重要途徑，而變壓器是煤礦企業(yè)必不可少的輸變電設(shè)備，其自身耗電量的大小直接影響到煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，變壓器的選擇特別重要。

針對(duì)傳統(tǒng)硅鋼變壓器自身?yè)p耗高的問(wèn)題，大同煤礦集團(tuán)組織相關(guān)專(zhuān)家經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和多次論證后，提出了非晶合金變壓器，該變壓器應(yīng)用在大同煤礦集團(tuán)下屬的中央機(jī)廠(chǎng)，取得了良好效果。

1　非晶合金特點(diǎn)

非晶合金是在熔化的金屬中（以鐵、鈷、硅、硼、碳等元素依一定的配比合成）添加定量的玻璃成形劑，在高溫熔化的條件下，采用快速超級(jí)冷卻技術(shù)而成的。它的金屬原子呈混亂無(wú)序狀態(tài)排列，晶體與非晶體金屬原子排列示意圖見(jiàn)圖1。

圖1　晶體與非晶體金屬的原子排列示意圖

非晶合金與硅鋼的主要物理性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1　非晶合金與硅鋼的主要物理性能

從表1可以看出，非晶合金非常薄，厚度僅為0．027 mm左右，是冷軋硅鋼片的1／10，電阻率是普通硅鋼片的3倍，而變壓器的空載損耗主要由渦流損耗和磁滯損耗組成。渦流損耗與鐵心材料的厚度成正比，與電阻率成反比，而磁滯損耗是鐵芯在勵(lì)磁過(guò)程中的反作用力，與磁滯回線(xiàn)所包絡(luò)的面積成正比。非晶合金與硅鋼片的磁滯曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2　非晶合金與硅鋼片的磁滯曲線(xiàn)

非晶合金變壓器與S7硅鋼片變壓器節(jié)能對(duì)比見(jiàn)表2。從表2可以看出，非晶合金變壓器最顯著的特點(diǎn)是空載損耗低和空載電流小，空載損耗僅為S7型硅鋼變壓器的20%，空載電流只有普通變壓器的25%左右。因而非晶合金變壓器是目前節(jié)能效果非常理想的配電變壓器。

2　非晶合金變壓器特點(diǎn)

非晶合金變壓器容量通常以2 500 kVA及以下的為主。非晶合金變壓器主要分為：非晶合金路燈式變壓器、非晶合金半埋式變壓器、非晶合金箱式變壓器、非晶合金干式變壓器、非晶合金油浸式變壓器、非晶合金地埋式變壓器等。

非晶合金鐵心為矩形截面，結(jié)構(gòu)一般為三相五柱型，高壓繞組和低壓繞組采用導(dǎo)線(xiàn)張力裝置一起繞制成矩形線(xiàn)圈。低壓線(xiàn)圈采用銅箔繞制的圓筒式結(jié)構(gòu)，抗短路能力強(qiáng)；高壓線(xiàn)圈采用多層圓筒式結(jié)構(gòu)的杜邦絕緣系統(tǒng)，同時(shí)經(jīng)過(guò)真空加壓和高溫固化，機(jī)械強(qiáng)度高、散熱效果好。

表2　非晶合金變壓器與S7硅鋼片變壓器節(jié)能對(duì)比

非晶合金變壓器箱體為全密封結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)充注了抗高溫、抗氧化和熱循環(huán)性能良好的硅油，絕緣油和絕緣介質(zhì)不與空氣接觸，在正常運(yùn)行條件下不需要換油，這就大大降低了變壓器維護(hù)成本，延長(zhǎng)了使用壽命。箱體高低壓套管的上方加裝了防護(hù)罩，導(dǎo)線(xiàn)無(wú)導(dǎo)體裸露，使用電纜接線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了全絕緣保護(hù)。非晶合金干式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。

3　工業(yè)試驗(yàn)

非晶合金變壓器通過(guò)在中央機(jī)廠(chǎng)半年的試驗(yàn)使用，具體情況如下：

1）鑄造分廠(chǎng)5 t電弧爐自2012年6月安裝非晶合金變壓器以來(lái)，耗電明顯減少，現(xiàn)在平均每冶煉1 t鋼材耗電710 kWh，安裝該變壓器以前平均每冶煉1 t鋼材耗電810 kWh。每冶煉1 t鋼材節(jié)電100 kWh，節(jié)電率（810～710 kWh）／810 kWh＝12．3%。

圖3　非晶合金干式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

鑄造分廠(chǎng)2012年共冶煉鋼材2 985 t，按這樣計(jì)算：

該5 t電弧爐每年可節(jié)電：

100 kWh／t×2 985 t＝298 500 kWh

每年節(jié)約資金：0．765 4元／kWh×298 500 kWh＝22．85（萬(wàn)元）。

2）安裝該變壓器后，濾去大量諧波，電壓穩(wěn)定，電網(wǎng)電壓波動(dòng)明顯減少。

3）安裝該變壓器后，功率因數(shù)有所提高。

4）每年可節(jié)電298 500 kWh約相當(dāng)于節(jié)煤119 400 t，同時(shí)可減少排放粉塵30 484．8 t、CO281．7 t、SO22 530．8 t、NO21 101．8 t，能大幅降低大氣污染程度。

中央機(jī)廠(chǎng)提供的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明：非晶合金變壓器損耗值小，節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀(guān)，環(huán)保效益明顯。

4　結(jié)　論

非晶合金變壓器具有低損耗、節(jié)能、環(huán)保和運(yùn)行穩(wěn)定可靠的明顯優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)了國(guó)家節(jié)能降耗政策，順應(yīng)了我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的基本國(guó)策，滿(mǎn)足了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要。因此，非晶合金變壓器具有很高的推廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

［1］謝毓城．電力變壓器手冊(cè)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：56－60．

［2］周雷，崔昊，韓剛．非晶合金變壓器及其節(jié)能效應(yīng)分析［J］．農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012（04）：42－44．

［3］顧艷，張斌．110 kV干式非晶合金變壓器的應(yīng)用［J］．華東電力，2009（08）：36－38．

［4］劉春明，徐利兵．非晶合金變壓器設(shè)計(jì)與制造［J］．電氣制造，2012（02）：35－37．

［5］施偉．非晶合金變壓器應(yīng)用效果分析［J］．安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（06）：50－53．

［6］徐江紅．非晶合金變壓器的節(jié)能技術(shù)［J］．上海節(jié)能，2012（6）：19－21．

［7］劉盾．非晶合金變壓器的運(yùn)行成效分析［J］．農(nóng)村電工，2012（05）：26－27．

中圖分類(lèi)號(hào)：TD61

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672－0652（2014）01－0039－03

收稿日期：2013－11－16

作者簡(jiǎn)介：于敏業(yè)（1986—），女，山西應(yīng)縣人，2010年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，助理工程師，主要從事煤礦電氣技術(shù)管理工作（E－mail）dianqianggong＠163．com

Application of Amorphous Alloy Transformer in Coal Mine

Yu Min－ye

AbstractAiming at the application of amorphous alloy transformer in coal mine，introduced the characteristics of amorphous alloy．Analyzed the energy consumption comparison between amorphous alloy transformer and silicon steel transformer，researched the structural characteristics of amorphous alloy transformer．Finally，it completed the industrial test of amorphous alloy transformer in coal mine．Practice has proved that amorphous alloy transformer was very low of load loss and no－load current，had prominent dominants of energy saving，environmental protection and reliable operation，had broad application prospects．

Key wordsAmorphous alloy transformer；Coal mine；Energy－saving；Environmental protection