節能金具節能效果試驗分析

2007年6月吉林電力n.2007第35卷第3期(總第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)節能金具節能效果試驗分析Effect Tests and Analyses on Saving Energy Hardwares馬衛平1,敖明,崔明,楊明,吳國宏2,王立濤(1.吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院,吉林長(cháng)春130021;2.四平線(xiàn)路器材廠(chǎng),吉林四平136001)摘要:針對220kV及以下輸電線(xiàn)路采用的普通鑄鐵、鑄鋼金具的高耗能問(wèn)題,從理論上分析了金具材質(zhì)與電能損耗的關(guān)系,以及節能金具的節能原理,通過(guò)對普通鑄鐵、鑄鋼金具和節能金具的電能損耗對比試驗以及紅外監測,證明節能金具比普通金具具有較明顯的節能效果關(guān)鍵詞:節能金具;輸電線(xiàn)路;電能損耗對比試驗中圖分類(lèi)號:TM726文獻標識碼:B文章編號:1009-5306(2007)03-0021-03目前,我國部分500kV輸電線(xiàn)路采用了節能如果把金具主體看成是金屬塊組成的,在垂直金具,而35~220kV輸電線(xiàn)路絕大部分釆用耗能磁力線(xiàn)的平面上形成無(wú)數個(gè)金屬環(huán),由于交流交變較髙的鑄鐵、鑄鋼金具(耐張線(xiàn)夾、懸垂線(xiàn)夾及防振磁場(chǎng)作用,根據楞次定律和法拉第電磁感應定律,在錘線(xiàn)夾等)。采用鑄鐵、鑄鋼線(xiàn)路金具一次性投資較金具內產(chǎn)生感應電動(dòng)勢E為:小,但線(xiàn)路中的配套金具能耗較高,勢必造成一定的e=ksK HoHdS(2)經(jīng)濟損失。本文根據節能金具的節能原理測量出普通金具和節能金具的電能損耗數據,為節能金具的式中:K為常數;-表示感應電動(dòng)勢的方向;dφ為金推廣應用提供了技術(shù)依據。具零件內磁通變化量;dt為時(shí)間變化量;H為磁場(chǎng)強度;dS為金具中金屬環(huán)的微面積金具的節能原理分析從式(2)可看出,在金具內產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢與導線(xiàn)電流、材料的相對磁導率及金具的厚度成正比。懸垂線(xiàn)夾、耐張線(xiàn)夾、防振錘線(xiàn)夾等金具將導線(xiàn)當金具結構相同時(shí),影響c的是材料的相對磁導率包裹在中間,當導線(xiàn)通過(guò)電流時(shí),金具上任一點(diǎn)產(chǎn)生p,由于鑄鐵、鑄鋼金具內產(chǎn)生的感應電動(dòng)式比鋁合金金具大200~1000倍,因而在鑄鐵、鑄鋼金具中的磁感應強度B為:由感應電動(dòng)式形成的渦流比鋁合金金具大很多倍。R(1)渦流在金具內由電阻產(chǎn)生損耗形成熱,通常線(xiàn)路上式中:為真空磁導率,A=4x×107H/m;p為相鑄鐵鑄鋼金具的溫度比鋁合金金具高幾十攝氏度。對磁導率;為導線(xiàn)載流量;R為金具某點(diǎn)距導線(xiàn)中經(jīng)測量,截面為300mm2的導線(xiàn)通過(guò)400A電流心的距離。時(shí),2h后導線(xiàn)表面溫度為70℃,鑄鐵金具表面溫常用鑄鐵的相對磁導率為200~400H/m,鑄度為77C,鋁合金金具表面溫度為37℃.金具內渦鋼的相對磁導率為300~1000H/m,空氣、鋁、銅的流能量來(lái)自輸電線(xiàn)路,從而形成了渦流能量損耗。相對磁導率≈1。另外,鑄鐵、鑄鋼金具材料具有磁滯性,交變磁由式(1)可以看出,當輸電導線(xiàn)電流相同時(shí),不場(chǎng)中鑄鐵、鑄鋼金具材料內的磁疇總落后于交變磁同金具材料在其內產(chǎn)生的磁感應強度相差很大。由場(chǎng)的變化換句話(huà)說(shuō)導線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)使金具材料內于鑄鐵、鑄鋼金具的相對磁導率是鋁合金金具的的磁疇反復磁化,材料內分子振動(dòng)加劇,而加劇分子200~1000倍,因而磁感應強度也相差200振動(dòng)1000倍增H中國煤化工金具的磁滯進(jìn)一步CNMHG收稿日期:2007-01-29作者簡(jiǎn)介:馬衛平(1953—),男,高級工程師,現從事高電壓技術(shù)研究與生產(chǎn)管理工作2007年6月Jun.2007第35卷第3期(總第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)由以上分析可知,由于鑄鐵、鑄鋼的相對磁導率大并且存在磁滯渦流,因而在輸電線(xiàn)路上產(chǎn)生較大的磁滯、渦流電能損耗。經(jīng)測量,鑄鋼金具比鑄鐵金具產(chǎn)生的磁滯、渦流電能損耗更大。同樣由式(1)可看出,離導線(xiàn)較遠的金具(聯(lián)板、U型環(huán),鐵構架等)由于R值較大,在金具中產(chǎn)生的磁感應強度也很小,形成的電能損耗可忽略不計2節能金具試制圖2cGL型節能金具結構多年來(lái),人們已認識到鑄鐵、鑄鋼金具電能損耗的這一事實(shí)。美國OB公司 Ohio brass已對部分3節能金具的能效測試金具進(jìn)行了電能損耗試驗,試驗結果見(jiàn)圖1。3.1試樣選擇選擇XGU-4、XGU-5普通鐵懸垂線(xiàn)夾;CGL4、CGL-5節能鋁懸垂線(xiàn)夾;NLD4普通鐵耐張線(xiàn)120HH鐵線(xiàn)夾夾;NLL-4節能鋁耐張線(xiàn)夾作為試驗樣品。導線(xiàn)選用LGJ-400/35、LGJ-240/40鋼芯鋁絞線(xiàn)。將試樣按照實(shí)際線(xiàn)路金具安裝方法安裝在導線(xiàn)上,并串接同一電氣回路中。試驗回路接線(xiàn)圖見(jiàn)圖3。在回路中分別通以200~700A的工頻電流。待電流穩定后維持2h后測得的數據見(jiàn)表1、表2。鐵質(zhì)金具鋁合金線(xiàn)夾100200300400500600700圖1電流-能耗曲線(xiàn)鋁質(zhì)金具由圖1可看出,鐵線(xiàn)夾的電能損耗隨導線(xiàn)內電流增大呈非線(xiàn)性增加,其電能損耗比鋁合金金具電能損耗大幾十倍。與以上分析相吻合為滿(mǎn)足電力工程發(fā)展需要,四平電力金具研究圖3試驗回路接線(xiàn)圖所開(kāi)發(fā)研制了系列CGL型節能型懸垂線(xiàn)夾金具,并表1懸垂線(xiàn)夾能耗測試結果比較配備了金具能耗的檢測設備,懸垂線(xiàn)夾結構見(jiàn)圖2。為了達到節能的目的,懸垂線(xiàn)夾等金具均采用通過(guò)電流/A型號400500600700非磁性高強度鋁合金,這種材料相對磁導率小、無(wú)磁XGU-534.050.068.0滯現象。經(jīng)過(guò)測試,其機械強度能夠滿(mǎn)足技術(shù)標準要21.4求,且使用壽命長(cháng),對導線(xiàn)產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕小,結功率差24.838.052.470.6構設計合理,安裝施工方便。雖然緊固件為鋼質(zhì)材料,但沒(méi)形成閉合環(huán)并屏蔽在金具內,故電能損耗較中國煤化工小。節能型金具與普通金具的配合尺寸一致,方便了設計選型以及老線(xiàn)路改造。訂,用紅外成相儀分別監測了不同金具的溫度變化。圖4、圖5是回路電流400A、2h后拍下的紅外圖象?！?22007年6月吉林電力Jun.第35卷第3期(總第190期)Jilin Electric PowerVol 35 No. 3(Ser. No 190)表2耐張線(xiàn)夾能耗測試結果比較功率;以L(fǎng)GJ-240/40導線(xiàn)通過(guò)400A電流為例:通過(guò)電流/A1個(gè)鋁質(zhì)懸垂線(xiàn)夾可節省21W有功功率,1個(gè)鋁質(zhì)型號200耐張線(xiàn)夾可節省32W有功功率。NID415.030.051.061.077.0試驗回路加400A電流,2h后測量的紅外圖6.010.519.023.427.7象證實(shí):同等運行條件下,節能型CGL-5鋁質(zhì)懸垂NLL-4線(xiàn)夾最高溫度比普通型鐵質(zhì)懸垂線(xiàn)夾約低53C由功率差9.019.532.037.649.3此可見(jiàn)節能線(xiàn)夾的節能效果是非常明顯的截面為400mm2的導線(xiàn)運行時(shí)的電流是隨負8522℃荷的變化而變化的取正常最大電流400A計算,使用1個(gè)CGL-5節能金具比使用1個(gè)XGU-5普通金具節約99.2kW·h,以0.3元/kW·h)計算,1年的節電費為29.76元,3.7年即可收回使用節能金具所增加的投資。結論圖4XGu-5鐵質(zhì)懸垂線(xiàn)夾紅外圖象a.普通金具特別是鋼材質(zhì)金具的相對磁導率p遠遠大于鋁合金材料,鑄鐵、鑄鋼金具因磁滯、渦流造成的能耗比節能金具大十幾倍到幾十倍b.紅外成相分析表明,普通金具的溫升遠遠高于導線(xiàn)和節能金具的溫升。在大負荷運行狀況下,極有可能造成導線(xiàn)過(guò)熱。c.輸電線(xiàn)路最高溫度往往集中在金具處,是限制輸電線(xiàn)路出力的瓶頸之一,因此選用節能型金具1316℃有利于提高送電線(xiàn)路的輸送負荷能力。d.在輸電線(xiàn)路中大量采用節能金具是降低線(xiàn)圖5cGL-5鋁質(zhì)懸垂線(xiàn)夾紅外圖象損的重要措施之一,具有明顯的節能效果,經(jīng)濟效益從測試結果可以看出,用鋁線(xiàn)夾代替鐵線(xiàn)夾具有明顯的節能效果。以L(fǎng)GJ-400/35導線(xiàn)通過(guò)700A電流為例:1個(gè)鋁質(zhì)懸垂線(xiàn)夾可節省70.6W的有功(編輯劉文千)廣告目次·1.深圳華強網(wǎng)絡(luò )通信設備有限公司2.長(cháng)春奧泰電器開(kāi)發(fā)有限公司簡(jiǎn)介………(封二)3淄博泰光電力器材廠(chǎng)簡(jiǎn)介(封二)4.四平電力設備制造安裝有限公司簡(jiǎn)介中國煤化工封三)5.深圳市華海力達通信設備有限公司簡(jiǎn)介…………(封三)CNMHG6.吉林市能興電力設備有限公司簡(jiǎn)介……………(封四)·23