基于綜合節能的整流變壓器最優運行工況研究

羅隆?！『莵啞≡S志偉　佘雙翔　賈恒

摘要：應用于金屬冶煉、化工電解等行業的大功率整流變壓器，其線圈銅阻隨溫度升高而增大，相應的基本銅耗也會增加；冷卻裝置的投入不僅能控制整流變壓器在溫升限值內運行，還能降低繞組溫度實現降耗，但該過程加大了冷卻裝置的能耗，系統的整體能耗是否最低就需要根據實際情況進行分析.本文結合某鋁業公司工程實測數據，對整流變壓器損耗與溫升關系，冷卻功率與溫升關系進行了深入研究，通過優化計算得到整流變壓器的最優運行工況，即系統綜合能耗最低時的溫升及需投入的冷卻功率，為整流變壓器綜合節能提供了理論依據和有效方法.

關鍵詞：整流變壓器；冷卻裝置；溫升；優化；節能

中圖分類號：TM422 文獻標識碼：A

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

目前大功率整流行業的節能發展主要有[1]：

1） 整流設備材料的更新與制造工藝的進步；

2） 合理設計和選擇整流系統的裝配結構；

3） 感應濾波等諧波治理和無功功率補償新技術的發展[2-4]；

4） 設計或改善經濟運行方案；

5） 合理選擇優化冷卻方式進行溫升控制.

當整流機組安裝后，額定產量的機組損耗為確定值，運行管理節能便成為唯一有效的節能措施.整流變壓器的運行損耗與其溫度密切相關，降溫可實現整流變壓器的銅耗降低，環境溫度一定時，降溫卻只能通過加大冷卻投入來實現，此消彼長，若不進行合理有效控制，導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，探求新的節能思路.

5結論

本文通過對如何控制整流變壓器的溫升與合理調度冷卻機組的投切，以及在溫升限值內尋找兩者的最小損耗點進行了研究.研究結果與增投前總損耗相比較，每臺120 MVA的整流變壓器，額定產量運行時，能夠減少2.249 kW的損耗.就本文所研究公司10臺整流變壓器而言，全年可節省約19.7萬度電能，若以0.7元/度的電價進行計算，即可實現全年節省電費13.8萬元.可見冷卻裝置的合理運行管理，對系統的節能及安全運行有著極其重要的理論意義和實用價值，能有效提高企業經濟效益.

參考文獻

[1]胡景生.變壓器能效與節電技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]李勇，羅隆福，劉福生， 等.變壓器感應濾波技術的發展現狀與應用前景[J].電工技術學報，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及其在工業整流中的應用[J].湖南大學學報：自然科學版，2011，38（12）：34-39.

[4]許加柱.新型換流變壓器及其濾波系統的理論與應用研究[D].長沙：湖南大學，2007.

[5]尹克寧.變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社， 2003.

[6]熊信銀，張步涵.電氣工程基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，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，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ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

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

摘要：應用于金屬冶煉、化工電解等行業的大功率整流變壓器，其線圈銅阻隨溫度升高而增大，相應的基本銅耗也會增加；冷卻裝置的投入不僅能控制整流變壓器在溫升限值內運行，還能降低繞組溫度實現降耗，但該過程加大了冷卻裝置的能耗，系統的整體能耗是否最低就需要根據實際情況進行分析.本文結合某鋁業公司工程實測數據，對整流變壓器損耗與溫升關系，冷卻功率與溫升關系進行了深入研究，通過優化計算得到整流變壓器的最優運行工況，即系統綜合能耗最低時的溫升及需投入的冷卻功率，為整流變壓器綜合節能提供了理論依據和有效方法.

關鍵詞：整流變壓器；冷卻裝置；溫升；優化；節能

中圖分類號：TM422 文獻標識碼：A

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

目前大功率整流行業的節能發展主要有[1]：

1） 整流設備材料的更新與制造工藝的進步；

2） 合理設計和選擇整流系統的裝配結構；

3） 感應濾波等諧波治理和無功功率補償新技術的發展[2-4]；

4） 設計或改善經濟運行方案；

5） 合理選擇優化冷卻方式進行溫升控制.

當整流機組安裝后，額定產量的機組損耗為確定值，運行管理節能便成為唯一有效的節能措施.整流變壓器的運行損耗與其溫度密切相關，降溫可實現整流變壓器的銅耗降低，環境溫度一定時，降溫卻只能通過加大冷卻投入來實現，此消彼長，若不進行合理有效控制，導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，探求新的節能思路.

5結論

本文通過對如何控制整流變壓器的溫升與合理調度冷卻機組的投切，以及在溫升限值內尋找兩者的最小損耗點進行了研究.研究結果與增投前總損耗相比較，每臺120 MVA的整流變壓器，額定產量運行時，能夠減少2.249 kW的損耗.就本文所研究公司10臺整流變壓器而言，全年可節省約19.7萬度電能，若以0.7元/度的電價進行計算，即可實現全年節省電費13.8萬元.可見冷卻裝置的合理運行管理，對系統的節能及安全運行有著極其重要的理論意義和實用價值，能有效提高企業經濟效益.

參考文獻

[1]胡景生.變壓器能效與節電技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]李勇，羅隆福，劉福生， 等.變壓器感應濾波技術的發展現狀與應用前景[J].電工技術學報，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及其在工業整流中的應用[J].湖南大學學報：自然科學版，2011，38（12）：34-39.

[4]許加柱.新型換流變壓器及其濾波系統的理論與應用研究[D].長沙：湖南大學，2007.

[5]尹克寧.變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社， 2003.

[6]熊信銀，張步涵.電氣工程基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，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，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ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

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

摘要：應用于金屬冶煉、化工電解等行業的大功率整流變壓器，其線圈銅阻隨溫度升高而增大，相應的基本銅耗也會增加；冷卻裝置的投入不僅能控制整流變壓器在溫升限值內運行，還能降低繞組溫度實現降耗，但該過程加大了冷卻裝置的能耗，系統的整體能耗是否最低就需要根據實際情況進行分析.本文結合某鋁業公司工程實測數據，對整流變壓器損耗與溫升關系，冷卻功率與溫升關系進行了深入研究，通過優化計算得到整流變壓器的最優運行工況，即系統綜合能耗最低時的溫升及需投入的冷卻功率，為整流變壓器綜合節能提供了理論依據和有效方法.

關鍵詞：整流變壓器；冷卻裝置；溫升；優化；節能

中圖分類號：TM422 文獻標識碼：A

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

目前大功率整流行業的節能發展主要有[1]：

1） 整流設備材料的更新與制造工藝的進步；

2） 合理設計和選擇整流系統的裝配結構；

3） 感應濾波等諧波治理和無功功率補償新技術的發展[2-4]；

4） 設計或改善經濟運行方案；

5） 合理選擇優化冷卻方式進行溫升控制.

當整流機組安裝后，額定產量的機組損耗為確定值，運行管理節能便成為唯一有效的節能措施.整流變壓器的運行損耗與其溫度密切相關，降溫可實現整流變壓器的銅耗降低，環境溫度一定時，降溫卻只能通過加大冷卻投入來實現，此消彼長，若不進行合理有效控制，導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，探求新的節能思路.

5結論

本文通過對如何控制整流變壓器的溫升與合理調度冷卻機組的投切，以及在溫升限值內尋找兩者的最小損耗點進行了研究.研究結果與增投前總損耗相比較，每臺120 MVA的整流變壓器，額定產量運行時，能夠減少2.249 kW的損耗.就本文所研究公司10臺整流變壓器而言，全年可節省約19.7萬度電能，若以0.7元/度的電價進行計算，即可實現全年節省電費13.8萬元.可見冷卻裝置的合理運行管理，對系統的節能及安全運行有著極其重要的理論意義和實用價值，能有效提高企業經濟效益.

參考文獻

[1]胡景生.變壓器能效與節電技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]李勇，羅隆福，劉福生， 等.變壓器感應濾波技術的發展現狀與應用前景[J].電工技術學報，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及其在工業整流中的應用[J].湖南大學學報：自然科學版，2011，38（12）：34-39.

[4]許加柱.新型換流變壓器及其濾波系統的理論與應用研究[D].長沙：湖南大學，2007.

[5]尹克寧.變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社， 2003.

[6]熊信銀，張步涵.電氣工程基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，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，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ABC.http：//www.docin.com/p69409562.html.

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