非晶合金變壓器在煤礦中的應(yīng)用

于敏業(yè)

（大同煤礦集團機電管理處，山西　大同　037003）

非晶合金變壓器在煤礦中的應(yīng)用

于敏業(yè)

（大同煤礦集團機電管理處，山西大同037003）

摘要針對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，分析了非晶合金變壓器與普通硅鋼變壓器節(jié)能對比，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。實踐證明，非晶合金變壓器具有空載損耗低和空載電流小的優(yōu)點，具有節(jié)能、環(huán)保和運行穩(wěn)定可靠的突出優(yōu)勢，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)濟效益，因此，變壓器的選擇特別重要。

針對傳統(tǒng)硅鋼變壓器自身損耗高的問題，大同煤礦集團組織相關(guān)專家經(jīng)過市場調(diào)研和多次論證后，提出了非晶合金變壓器，該變壓器應(yīng)用在大同煤礦集團下屬的中央機廠，取得了良好效果。

1　非晶合金特點

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，采用快速超級冷卻技術(shù)而成的。它的金屬原子呈混亂無序狀態(tài)排列，晶體與非晶體金屬原子排列示意圖見圖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比見表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磁過程中的反作用力，與磁滯回線所包絡(luò)的面積成正比。非晶合金與硅鋼片的磁滯曲線見圖2。

圖2　非晶合金與硅鋼片的磁滯曲線

非晶合金變壓器與S7硅鋼片變壓器節(jié)能對比見表2。從表2可以看出，非晶合金變壓器最顯著的特點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

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)線張力裝置一起繞制成矩形線圈。低壓線圈采用銅箔繞制的圓筒式結(jié)構(gòu)，抗短路能力強；高壓線圈采用多層圓筒式結(jié)構(gòu)的杜邦絕緣系統(tǒng)，同時經(jīng)過真空加壓和高溫固化，機械強度高、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，在正常運行條件下不需要換油，這就大大降低了變壓器維護成本，延長了使用壽命。箱體高低壓套管的上方加裝了防護罩，導(dǎo)線無導(dǎo)體裸露，使用電纜接線，實現(xiàn)了全絕緣保護。非晶合金干式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

3　工業(yè)試驗

非晶合金變壓器通過在中央機廠半年的試驗使用，具體情況如下：

1）鑄造分廠5 t電弧爐自2012年6月安裝非晶合金變壓器以來，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2012年共冶煉鋼材2 985 t，按這樣計算：

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。

中央機廠提供的實際測量數(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)濟效益可觀，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)保和運行穩(wěn)定可靠的明顯優(yōu)勢，適應(yīng)了國家節(jié)能降耗政策，順應(yīng)了我國建設(shè)節(jié)約型社會的基本國策，滿足了社會可持續(xù)發(fā)展和保護生態(tài)環(huán)境的需要。因此，非晶合金變壓器具有很高的推廣價值和廣闊的應(yīng)用前景。

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中圖分類號：TD61

文獻標識碼：B

文章編號：1672－0652（2014）01－0039－03

收稿日期：2013－11－16

作者簡介：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