基于综合节能的整流变压器最优运行工况研究

第４１卷第１期２０１４年１月湖南大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０１４文章编号：１６７４－２９７４（２０１４）０１－００８７－０５基于综合节能的整流变压器最优运行工况研究＊罗隆福，胡是亚，许志伟，佘双翔，贾恒（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙４１００８２）摘要：应用于金属冶炼、化工电解等行业的大功率整流变压器，其线圈铜阻随温度升高而增大，相应的基本铜耗也会增加；冷却装置的投入不仅能控制整流变压器在温升限值内运行，还能降低绕组温度实现降耗，但该过程加大了冷却装置的能耗，系统的整体能耗是否最低就需要根据实际情况进行分析．本文结合某铝业公司工程实测数据，对整流变压器损耗与温升关系，冷却功率与温升关系进行了深入研究，通过优化计算得到整流变压器的最优运行工况，即系统综合能耗最低时的温升及需投入的冷却功率，为整流变压器综合节能提供了理论依据和有效方法．关键词：整流变压器；冷却装置；温升；优化；节能中图分类号：ＴＭ４２２文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＯｐｔｉｍａｌＯｐｅｒａｔｉｏｎＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＲｅｃｔｉｆｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＢａｓｅｄｏｎＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｎｅｒｇｙＳａｖｉｎｇＬＵＯＬｏｎｇ－ｆｕ，ＨＵＳｈｉ－ｙａ，ＸＵＺｈｉ－ｗｅｉ，ＳＨＥＳｈｕａｎｇ－ｘｉａｎｇ，ＪＩＡＨｅｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｉｌｃｏｐｐｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ－ｐｏｗｅｒｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍｅｔａｌｓｍｅｌｔｉｎｇ，ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｓａｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｓｏｄｏｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｂａｓｉｃｃｏｐｐｅｒｌｏｓｓ．Ｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｅｎｓｕｒｅｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｕｎｓｕｎｄｅｒｓｐｅｃｉｆｉｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｓ＇ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂｙｌｏｗｅｒｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｃｏｎｓｕｍｅａｓｕｍｏｆｅｎｅｒｇｙａｓｗｅｌｌ．Ｉｔｄｅｐｅｎｄｓｏｎｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｃｈｅｓｅｎｅｒ－ｇｅｔｉｃｍｉｎｉｍｕｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｄｅａｃａｒｅｆｕｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｄａｔａｏｆａｎａｌｕ－ｍｉｎｕｍｃｏｍｐａｎｙ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｖｅａｌｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｐｏｗｅｒｆｏｒｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓｏｆｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｗｈｉｃｈｐａｖｅｓａｗａｙｆｏｒｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ＇ｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｃｏｏｌｅｒ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ电解铝行业历年来都被称为“高耗能产业”．２０１１年全国总耗电量４．７５亿万千瓦时，电解铝行＊收稿日期：２０１３－０５－１５基金项目：湖南省重大科技专项———绿色节能直流电站（０６ＧＫ１００３－１）作者简介：罗隆福（１９６２－），男，湖南常德市人，湖南大学教授，博士生导师通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｓｙ３１３３００５２７＠１２６．ｃｏｍ湖南大学学报（自然科学版）２０１４年业耗电量就占５．４％，而就该行业本身而言，其电力成本可占其总成本的４０％甚至更多．据有关部门统计，中国２０１２年电解铝产量超过２０００万吨，目前平均每吨电解铝生产耗电在１４０００度左右，是名副其实的用电大户，若能够通过新技术、新手段或新思路使电解铝整个生产过程降低电耗，意义十分重大．