基于綜合節(jié)能的整流變壓器最優(yōu)運(yùn)行工況研究

羅隆福　胡是亞　許志偉　佘雙翔　賈恒

摘要：應(yīng)用于金屬冶煉、化工電解等行業(yè)的大功率整流變壓器，其線圈銅阻隨溫度升高而增大，相應(yīng)的基本銅耗也會(huì)增加；冷卻裝置的投入不僅能控制整流變壓器在溫升限值內(nèi)運(yùn)行，還能降低繞組溫度實(shí)現(xiàn)降耗，但該過程加大了冷卻裝置的能耗，系統(tǒng)的整體能耗是否最低就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析.本文結(jié)合某鋁業(yè)公司工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)整流變壓器損耗與溫升關(guān)系，冷卻功率與溫升關(guān)系進(jìn)行了深入研究，通過優(yōu)化計(jì)算得到整流變壓器的最優(yōu)運(yùn)行工況，即系統(tǒng)綜合能耗最低時(shí)的溫升及需投入的冷卻功率，為整流變壓器綜合節(jié)能提供了理論依據(jù)和有效方法.

關(guān)鍵詞：整流變壓器；冷卻裝置；溫升；優(yōu)化；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM422 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電解鋁行業(yè)歷年來都被稱為“高耗能產(chǎn)業(yè)”. 2011年全國總耗電量4.75億萬千瓦時(shí)，電解鋁行業(yè)耗電量就占5.4%，而就該行業(yè)本身而言，其電力成本可占其總成本的40%甚至更多.據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，中國2012年電解鋁產(chǎn)量超過2 000萬噸，目前平均每噸電解鋁生產(chǎn)耗電在14 000度左右，是名副其實(shí)的用電大戶，若能夠通過新技術(shù)、新手段或新思路使電解鋁整個(gè)生產(chǎn)過程降低電耗，意義十分重大.

目前大功率整流行業(yè)的節(jié)能發(fā)展主要有[1]：

1） 整流設(shè)備材料的更新與制造工藝的進(jìn)步；

2） 合理設(shè)計(jì)和選擇整流系統(tǒng)的裝配結(jié)構(gòu)；

3） 感應(yīng)濾波等諧波治理和無功功率補(bǔ)償新技術(shù)的發(fā)展[2-4]；

4） 設(shè)計(jì)或改善經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案；

5） 合理選擇優(yōu)化冷卻方式進(jìn)行溫升控制.

當(dāng)整流機(jī)組安裝后，額定產(chǎn)量的機(jī)組損耗為確定值，運(yùn)行管理節(jié)能便成為唯一有效的節(jié)能措施.整流變壓器的運(yùn)行損耗與其溫度密切相關(guān)，降溫可實(shí)現(xiàn)整流變壓器的銅耗降低，環(huán)境溫度一定時(shí)，降溫卻只能通過加大冷卻投入來實(shí)現(xiàn)，此消彼長(zhǎng)，若不進(jìn)行合理有效控制，導(dǎo)致所投功率大于降耗收益，是不劃算的.本文就此展開分析研究，探求新的節(jié)能思路.

5結(jié)論

本文通過對(duì)如何控制整流變壓器的溫升與合理調(diào)度冷卻機(jī)組的投切，以及在溫升限值內(nèi)尋找兩者的最小損耗點(diǎn)進(jìn)行了研究.研究結(jié)果與增投前總損耗相比較，每臺(tái)120 MVA的整流變壓器，額定產(chǎn)量運(yùn)行時(shí)，能夠減少2.249 kW的損耗.就本文所研究公司10臺(tái)整流變壓器而言，全年可節(jié)省約19.7萬度電能，若以0.7元/度的電價(jià)進(jìn)行計(jì)算，即可實(shí)現(xiàn)全年節(jié)省電費(fèi)13.8萬元.可見冷卻裝置的合理運(yùn)行管理，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能及安全運(yùn)行有著極其重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值，能有效提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益.

參考文獻(xiàn)

[1]胡景生.變壓器能效與節(jié)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]李勇，羅隆福，劉福生， 等.變壓器感應(yīng)濾波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，24（3）：86-92.

[3]寧志毫，羅隆福，許加柱， 等.變壓器鐵心諧波磁通抑制技術(shù)及其在工業(yè)整流中的應(yīng)用[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，38（12）：34-39.

[4]許加柱.新型換流變壓器及其濾波系統(tǒng)的理論與應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007.

[5]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理[M].北京：中國電力出版社， 2003.

[6]熊信銀，張步涵.電氣工程基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[7]馮斌.油浸式變壓器換熱性能[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，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.變壓器常識(shí)ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

[10]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].4版. 北京：高等教育出版社，2006.

摘要：應(yīng)用于金屬冶煉、化工電解等行業(yè)的大功率整流變壓器，其線圈銅阻隨溫度升高而增大，相應(yīng)的基本銅耗也會(huì)增加；冷卻裝置的投入不僅能控制整流變壓器在溫升限值內(nèi)運(yùn)行，還能降低繞組溫度實(shí)現(xiàn)降耗，但該過程加大了冷卻裝置的能耗，系統(tǒng)的整體能耗是否最低就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析.本文結(jié)合某鋁業(yè)公司工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)整流變壓器損耗與溫升關(guān)系，冷卻功率與溫升關(guān)系進(jìn)行了深入研究，通過優(yōu)化計(jì)算得到整流變壓器的最優(yōu)運(yùn)行工況，即系統(tǒng)綜合能耗最低時(shí)的溫升及需投入的冷卻功率，為整流變壓器綜合節(jié)能提供了理論依據(jù)和有效方法.

關(guān)鍵詞：整流變壓器；冷卻裝置；溫升；優(yōu)化；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM422 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電解鋁行業(yè)歷年來都被稱為“高耗能產(chǎn)業(yè)”. 2011年全國總耗電量4.75億萬千瓦時(shí)，電解鋁行業(yè)耗電量就占5.4%，而就該行業(yè)本身而言，其電力成本可占其總成本的40%甚至更多.據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，中國2012年電解鋁產(chǎn)量超過2 000萬噸，目前平均每噸電解鋁生產(chǎn)耗電在14 000度左右，是名副其實(shí)的用電大戶，若能夠通過新技術(shù)、新手段或新思路使電解鋁整個(gè)生產(chǎn)過程降低電耗，意義十分重大.

目前大功率整流行業(yè)的節(jié)能發(fā)展主要有[1]：

1） 整流設(shè)備材料的更新與制造工藝的進(jìn)步；

2） 合理設(shè)計(jì)和選擇整流系統(tǒng)的裝配結(jié)構(gòu)；

3） 感應(yīng)濾波等諧波治理和無功功率補(bǔ)償新技術(shù)的發(fā)展[2-4]；

4） 設(shè)計(jì)或改善經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案；

5） 合理選擇優(yōu)化冷卻方式進(jìn)行溫升控制.

當(dāng)整流機(jī)組安裝后，額定產(chǎn)量的機(jī)組損耗為確定值，運(yùn)行管理節(jié)能便成為唯一有效的節(jié)能措施.整流變壓器的運(yùn)行損耗與其溫度密切相關(guān)，降溫可實(shí)現(xiàn)整流變壓器的銅耗降低，環(huán)境溫度一定時(shí)，降溫卻只能通過加大冷卻投入來實(shí)現(xiàn)，此消彼長(zhǎng)，若不進(jìn)行合理有效控制，導(dǎo)致所投功率大于降耗收益，是不劃算的.本文就此展開分析研究，探求新的節(jié)能思路.

5結(jié)論

本文通過對(duì)如何控制整流變壓器的溫升與合理調(diào)度冷卻機(jī)組的投切，以及在溫升限值內(nèi)尋找兩者的最小損耗點(diǎn)進(jìn)行了研究.研究結(jié)果與增投前總損耗相比較，每臺(tái)120 MVA的整流變壓器，額定產(chǎn)量運(yùn)行時(shí)，能夠減少2.249 kW的損耗.就本文所研究公司10臺(tái)整流變壓器而言，全年可節(jié)省約19.7萬度電能，若以0.7元/度的電價(jià)進(jìn)行計(jì)算，即可實(shí)現(xiàn)全年節(jié)省電費(fèi)13.8萬元.可見冷卻裝置的合理運(yùn)行管理，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能及安全運(yùn)行有著極其重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值，能有效提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益.

參考文獻(xiàn)

[1]胡景生.變壓器能效與節(jié)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]李勇，羅隆福，劉福生， 等.變壓器感應(yīng)濾波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，24（3）：86-92.

[3]寧志毫，羅隆福，許加柱， 等.變壓器鐵心諧波磁通抑制技術(shù)及其在工業(yè)整流中的應(yīng)用[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，38（12）：34-39.

[4]許加柱.新型換流變壓器及其濾波系統(tǒng)的理論與應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007.

[5]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理[M].北京：中國電力出版社， 2003.

[6]熊信銀，張步涵.電氣工程基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[7]馮斌.油浸式變壓器換熱性能[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，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.變壓器常識(shí)ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

[10]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].4版. 北京：高等教育出版社，2006.

摘要：應(yīng)用于金屬冶煉、化工電解等行業(yè)的大功率整流變壓器，其線圈銅阻隨溫度升高而增大，相應(yīng)的基本銅耗也會(huì)增加；冷卻裝置的投入不僅能控制整流變壓器在溫升限值內(nèi)運(yùn)行，還能降低繞組溫度實(shí)現(xiàn)降耗，但該過程加大了冷卻裝置的能耗，系統(tǒng)的整體能耗是否最低就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析.本文結(jié)合某鋁業(yè)公司工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)整流變壓器損耗與溫升關(guān)系，冷卻功率與溫升關(guān)系進(jìn)行了深入研究，通過優(yōu)化計(jì)算得到整流變壓器的最優(yōu)運(yùn)行工況，即系統(tǒng)綜合能耗最低時(shí)的溫升及需投入的冷卻功率，為整流變壓器綜合節(jié)能提供了理論依據(jù)和有效方法.

關(guān)鍵詞：整流變壓器；冷卻裝置；溫升；優(yōu)化；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM422 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電解鋁行業(yè)歷年來都被稱為“高耗能產(chǎn)業(yè)”. 2011年全國總耗電量4.75億萬千瓦時(shí)，電解鋁行業(yè)耗電量就占5.4%，而就該行業(yè)本身而言，其電力成本可占其總成本的40%甚至更多.據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，中國2012年電解鋁產(chǎn)量超過2 000萬噸，目前平均每噸電解鋁生產(chǎn)耗電在14 000度左右，是名副其實(shí)的用電大戶，若能夠通過新技術(shù)、新手段或新思路使電解鋁整個(gè)生產(chǎn)過程降低電耗，意義十分重大.

目前大功率整流行業(yè)的節(jié)能發(fā)展主要有[1]：

1） 整流設(shè)備材料的更新與制造工藝的進(jìn)步；

2） 合理設(shè)計(jì)和選擇整流系統(tǒng)的裝配結(jié)構(gòu)；

3） 感應(yīng)濾波等諧波治理和無功功率補(bǔ)償新技術(shù)的發(fā)展[2-4]；

4） 設(shè)計(jì)或改善經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案；

5） 合理選擇優(yōu)化冷卻方式進(jìn)行溫升控制.

當(dāng)整流機(jī)組安裝后，額定產(chǎn)量的機(jī)組損耗為確定值，運(yùn)行管理節(jié)能便成為唯一有效的節(jié)能措施.整流變壓器的運(yùn)行損耗與其溫度密切相關(guān)，降溫可實(shí)現(xiàn)整流變壓器的銅耗降低，環(huán)境溫度一定時(shí)，降溫卻只能通過加大冷卻投入來實(shí)現(xiàn)，此消彼長(zhǎng)，若不進(jìn)行合理有效控制，導(dǎo)致所投功率大于降耗收益，是不劃算的.本文就此展開分析研究，探求新的節(jié)能思路.

5結(jié)論

本文通過對(duì)如何控制整流變壓器的溫升與合理調(diào)度冷卻機(jī)組的投切，以及在溫升限值內(nèi)尋找兩者的最小損耗點(diǎn)進(jìn)行了研究.研究結(jié)果與增投前總損耗相比較，每臺(tái)120 MVA的整流變壓器，額定產(chǎn)量運(yùn)行時(shí)，能夠減少2.249 kW的損耗.就本文所研究公司10臺(tái)整流變壓器而言，全年可節(jié)省約19.7萬度電能，若以0.7元/度的電價(jià)進(jìn)行計(jì)算，即可實(shí)現(xiàn)全年節(jié)省電費(fèi)13.8萬元.可見冷卻裝置的合理運(yùn)行管理，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能及安全運(yùn)行有著極其重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值，能有效提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益.

參考文獻(xiàn)

[1]胡景生.變壓器能效與節(jié)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]李勇，羅隆福，劉福生， 等.變壓器感應(yīng)濾波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，24（3）：86-92.

[3]寧志毫，羅隆福，許加柱， 等.變壓器鐵心諧波磁通抑制技術(shù)及其在工業(yè)整流中的應(yīng)用[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，38（12）：34-39.

[4]許加柱.新型換流變壓器及其濾波系統(tǒng)的理論與應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2007.

[5]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理[M].北京：中國電力出版社， 2003.

[6]熊信銀，張步涵.電氣工程基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[7]馮斌.油浸式變壓器換熱性能[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，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.變壓器常識(shí)ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

[10]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].4版. 北京：高等教育出版社，2006.