浅析非晶合金铁心变压器降损效益

　I前言

　　节能降耗是能源领域的主题，线损率是电力企业节能降耗工作的三大重要考核指标之一。2005年国家电网公司线损率为6.59%，线损率管理在世界上处于中等偏上水平，还有较大的降低空间。密云供电公司在2007年理论线损计算中，lOkV配电变压器损耗占地区总损耗的17%，占10kV及以下配网总损耗的20%。非晶合金铁心配电变压器比硅钢片铁心的配电变压器空载损耗可降低70%～80%，因此做好其降损效益分析工作具有深远意义。

　　2非晶合金型变压器简介

　　非晶合金变压器是用新型导磁材料一非晶合金制作铁心的变压器。非晶合金材料又称金属玻璃，是一种无晶体结构的合金，其主要是以铁、镍、钴、铬和锰等金属为合金基，并加人少量的硼、碳、硅和磷等非金属元素制成的。该合金是由熔融状态下的合金以百万分之一秒的速度冷却后得到的。铁磁体非晶合金更易于磁化和消磁，它的磁性能在材料内部更易于磁性反转。非晶合金变压器的优点在于降低了变压器的空载损耗。普通硅钢片的5种厚度分别为 0.35lnm，0.30mm，0.27mm，0.23mm，0.18mill。硅钢片的厚度与变压器的涡流损耗和磁滞损耗有很大的关系，硅钢片厚度减少一半，其空载损耗减少3/4。而非晶合金带料片厚度仅为0.025ram，小于普通硅钢片的厚度，因此，其空载损耗大幅降低。
　　3非晶合金变压器的应用及实测信息来自:输配电设备网

　　3.1非晶合金变压器的应用情况1982年美国研制了世界上第一台非晶合金变压器，到1985年底已有1000台15kVA的非晶合金变压器在美国挂网运行。1986非晶合金变压器开始正式商业化生产，并且每年以10%的新装配量递增。到2006年，13本非晶合金变压器产量已占市场上高效变压器的 40%。中国大陆地区目前在电网上运行的约5o0万台变压器中，非晶合金变压器大约仅有l万台。密云供电公司2007年挂网试运行2台lOkV非晶合金变压器，并对其降损数据进行了实测，结果表明其收到良好的降损效益。同年开始在地区新增的箱式变电站中推广使用，目前在网运行已达45台，约占lOkV配电变压器总数的1.5%，还需加大推广应用力度。3.2非晶合金变压器实测情况为了确保数据精度，实现非晶合金铁心配电变压器与硅钢片铁心配电变压器降损效果的准确对比，首先在原运行的硅钢片铁心配电变压器高压侧增加计量装置，使变压器高、低压侧均具备计量条件，并对新增电流电压组合互感器、表计及原低压侧表计进行校验;其次，以l5天为实测周期抄见电量;更换同容量非晶合金变压器后以同样周期抄见电量，要求抄表周期误差不能超过10min，计算更换前后变压器本体损耗。由于密云地区山区多、平原少，配电变压器存在负载率普遍偏低的现象，因此选取密云城郊结合部的穆家峪镇新农村地区进行实测，两台配电变压器分别为：S7—250/10(下文称1台区)，主要负荷为居民照明，负载率约为17.4%;S9一M一160/10(下文称2台区)，主要负荷为居民照明，负载率约为l5.8%。实测后对比硅钢片变压器的损失电量，非晶合金变压器1台区降损72-3%;2台区降损69.3%。

　　4降损经济效益

　　4.1经济性分析

　　4.1.1实测经济性分析根据表1结果进行简单的效益换算：日=(P式中际——变压器损耗电费，元C——电费均价，元/MW·h，J——硅钢片变压器年损失电量，kW·h降损比率以2007年数据为例，均价取600元/MW·h。

　　4.1.2推广经济性分析运行费用是衡量变压器节能效果的主要指标，其计算公式为：B=CT(Po+Px·K)式中日——变压器损耗电费，元7L一全年运行小时数，取8760h一空载损耗，kWPK一负载损耗，kW——变压器负载率密云地区现有S7型变压器308台，容量为39.63MVA;S9型变压器965台，容量为145.8MVA。由于变压器负载率不尽相同，因此去除负载损耗影响，只计算空载损耗费用：B=CTPo根据公式计算，S7系列变压器年空载损耗电量约为113万kW·h，S9系列变压器年空载损耗电量约为35l万kW-h，合计总损464万kW·h，费用301.6万元。如全部更换为非晶合金变压器，年节约电量347万kW·h，节约费用226万元。

　　4.2投资回收分析非晶合金变压器之所以没能快速推广，主要在于一次性投资过高，让人望而却步，事实上多投资的部分完全可以在不算太长的时间里用节省的电费来补偿。以上述实测2台区S9一M一160/10为例，售价约为25697元(2007年7月份参考价)，非晶合金变压器的售价为 35490(2007年7月份参考价)。

　　4.2.1静态投资回收年限Dm=式中m——投资同收年限，年D——项目投资差值4——收益率，元维修费用，元(由于是多投资部分，维护费用取0)计算得到多投资部分静态回收年限为4.6年。

　　4.2.2动态投资回收年限，4一l“—A-E-—D.im：—面：一式中——年利率，取6%计算得到多投资部分动态回收年限为5.5年。

　　5结论

　　(1)非晶合金变压器由于其独特的铁心材质，在节能效果上有明显优势。通过在密云地区的实测，非晶合金变压器较硅钢片变压器整体降低损耗70%左右。(2)非晶合金变压器技术成熟，产品可靠性有保障，密云地区现运行情况良好，并且通过对非晶合金变压器经济性分析，降损效益空间较大，因此可以推广使用。(3)非晶合金变压器比S9系列变压器价格高约30%-40%，通过投资回收分析，多投资部分可在4年～6年回收，如果按变压器使用寿命30年考虑，经济效益将非常可观。(4)目前S7系列变压器已基本退出市场，S9系列变压器市场已处于萎缩趋势，同时非晶合金变压器又具有明显的降损优势。因此，建议在对老旧变压器改造及新装变压器时，如果条件允许尽量使用非晶合金变压器，这样有利于供电企业降损增效，同时对整个社会的节能降耗具有重要意义信息