隔离变压器开辟了地铁系统应用一新路隔离变压器在地铁干线中的应用地铁是城市用电大户,一条20km长的地铁,日用电(有功)通常可达15~20万kW·h.电费占地铁运行成本的30%~48%,是地铁运营的主要成本之一.由于环控、照明、电扶梯、给排水、弱电系统等动力用电占地铁全部用电量的50%~70%,动力用电的节能降耗对于降低总用电量有重要作用.而配电隔离变压器的空载损耗是动力配电网中的重要损耗之一,所以,降低配电隔离变压器的空载损耗对于降低地铁运营成本有重要意义. 由于地铁运行的特点,地铁中的配电隔离变压器在较长时间内处于低负荷率状态运行,空载损耗问题更加凸显.目前国内地铁普遍采用SCB10系列嵊泗嵊泗嵊泗干式变压器给车站内机电设备供电,其空载损耗约占其更大供电负荷的0.4%.
常规硅钢片铁心干式隔离变压器经SCB7等系列发展到SCB10系列后,降低空载损耗的技术难度已经越来越高.如最新的SCB12系列干式隔离变压器,空载损耗较SCB10系列隔离变压器降低约20%,但是由于生产工艺难度和材料的提高很多,使得其价格也高于SCB10隔离变压器大约20%.要在目前的技术水平上大幅降低常规硅钢片隔离变压器的空载损耗难度很大、制造成本高,不经济.非晶合金隔离变压器的出现为配电隔离变压器节能降耗水平的提高开辟了一条崭新的路径.非晶合金干式隔离变压器与SC10系列隔离变压器相比,降低损耗70%,而目前价格仅为1.3-1.5倍.
隔离变压器经济分析隔离变压器的空载损耗主要是由铁心的涡流损耗与磁滞损耗组成,涡流损耗与铁心材料的厚度成正比,与电阻率成反比,磁滞损耗与磁滞回线所包络的面积成正比.非晶合金带材的厚度仅为0.025mm,约为普通冷轧硅钢片的1/11,电阻率是冷轧硅钢片的3~5倍,因此由非晶合金带材制成的铁心,它的涡流损耗比冷轧硅钢片制成的铁心要小很多.另外,非晶合金的矫顽力小于4A/m,约为冷轧硅钢片的1/7,非晶合金的磁滞回线所包络的面积远远小于冷轧硅钢片,因此非晶合金的磁滞损耗比冷轧硅钢片也小很多.
非晶合金材料工作磁通密度通常选择在1.3T左右,低于冷轧硅钢片的1.6~1.7T,所以非晶合金铁心用料较多,同时因非晶合金带材的填充系数低,使得铁心截面增大,再加上非晶合金材料磁致伸缩大,更使得隔离变压器噪声增大.对磁通密度、带材用量及噪声三者关系的合理把握是非晶合金铁心及隔离变压器设计制造的难点和关键技术之一.
隔离变压器损耗和SCB10嵊泗嵊泗干式变压器标准比较SCBH15 SCB10普通干式变压§1产品容量 /kVA5载损耗/W120t:负载损耗/W空载损耗/W120t:负载损耗/W80048069601520696010005508130177081301250650969020909690以工业用电约1元/kW·h计,取表1中的1000kVA隔离变压器为例,非晶合金干式隔离变压器与SCB10隔离变压器相比,运行一年减少空载损耗费用为节能电费=1*[(1770-550)/1000]*24*365=10687.2元按隔离变压器寿命30年计算,可节能电费320616元.
以广州一条18.5km长的地铁线路为例,2015年3月2日其动力用电达155320kW·h,其动力隔离变压器空载损耗按总电量的0.4%计,若采用非晶合金隔离变压器,节能空载损耗至少可达0.28%,合435kW·h,一年省158737kW·h,节能电费15.9万元,经济效益明显,换算成减少消耗标准煤63.5t,减少二氧化碳排放158.3t,具有良好的环保效益.
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