1. 變壓器的發展概況和發展
S11系列低損耗配電變壓器
S11系列低損耗配電變壓器是新型節能變壓器,與S9系列低損耗變壓器相比,每台配電變壓器年損耗平均低10.85%,每KVA平均降低2.16元。
S11系列低損耗配電變壓器的容量為30-1600KVA,額定電壓10KV/0.4KV,產品性能滿足國家標準的有關規定。變壓器採用波紋式油箱、全封閉結構、結構合理、外形美觀,運行可靠性高。
(一) 結構特點
S11系列配電變壓器鐵芯為圓形三級接縫疊片結構,對產品絕緣結構進行了一些局部改進,擴大了高壓圓筒式繞組的應用范圍,改變了高壓和電壓繞組端面的有效支撐,採用了新的吊板和引線的夾持方式等等。同時,採用了一些新材料、新組件和新的緊固件等,使產品在性能和結構方面都達到一個較高的水平。S11系列低損耗配電變壓器按鐵芯材料和結構不同,有以下三種:
(1) 疊積式鐵芯結構的S11系列配電變壓器,在S9型產品結構與製造經驗的基礎上,開發的疊片式S11系列配電變壓器。採用優質取向冷軋硅鋼片。採用新的疊片形式,改善了磁路結構。該系列產品在生產製造上可以充分利用現有設備資源,不必增加新的設備和新的投;產品結構相對S9型產品沒有多大的變化,可以充分發揮原有的製作經驗,有利於保持產品質量的穩定。
(2) 非晶合金鐵芯的S11系列配電變壓器。非晶合金材料極薄,磁密低,硬度是硅鋼片的5倍,加工剪切很困難,一般是以邊緣剪切處加溫而獲得良好的剪切面,故非晶合金變壓器鐵芯截面呈長方形,相應的繞組也呈長方形。
單相非晶合金鐵芯變壓器的鐵芯結構是一個框,三相變壓器的結構是由4個框合並成類是三相五柱式結構,一般三相非晶合金變壓器的高壓聯結組為D接法。
(3) R型卷心結構的S11系列配電變壓器。應用定子計算機技術,將冷軋取向硅鋼片經過專用計算機控制的曲線滾剪機加工,裁剪成一條寬度連續變化的線性鋼帶,再卷繞成封閉型鐵芯,其截面形狀近似為純圓形,故稱為R型鐵芯。用這種鐵芯製成的R型鐵芯變壓器的結構特點有:
(1) 鐵芯。三相R型鐵芯變壓器的鐵芯結構是由兩個長方形其截面為內凸的鐵心和包圍在其外的截面為外凸的鐵心組成的三相帶外框雙框卷鐵芯。
(2) 繞組。R型鐵芯變壓器的高低壓繞組是在鐵芯柱上直接繞制的,因此,一般採用層式或螺旋式線圈,層間絕緣全部採用網格點膠紙,繞組同心度好,徑向機械強度高。
(3) 器身。採用新的器身繞組端面有效支撐結構,夾件上的吊板和箱蓋下的吊板各開可移動的槽孔,解決器身懸空頂箱蓋的問題。
(4) 油箱。油箱有管狀散熱器油箱、片式散熱器油箱、波紋油箱等幾種。
(二) 性能對比
S11型變壓器卷鐵心改變了傳統的疊片式鐵心結構。有以下幾個特點:
(1) 硅鋼片連續卷制,鐵芯無接縫,大大減少了磁阻,空載電流減少了60%-80%,提高了功率因數,降低了電網線損,改善了電網的供電品質。
(2) 連續卷繞充分利用了硅鋼片的取向性,空載損耗降低20%-35%。
(3) 卷鐵芯經退火工藝後,其導磁性能可恢復到機加工前的原有水平。
(4) 卷鐵芯結構成自然緊固狀態,無需夾件緊固,避免了因鐵芯夾緊所帶來的鐵芯性能惡化,損耗增加。
(5) 卷鐵芯自身是一個無縫的整體,且結構緊湊,在運行時的噪音水平降低到30-45dB,保護了環境。因此,很適合於建築物內和生活區安裝使用。
(6) 卷鐵芯節約加工材料,硅鋼片無橫剪工序,邊角廢料少,材料利用率比S9型疊片式鐵芯變壓器高。
卷鐵芯變壓器的生產,目前我國主要集中在10KV電壓等級,電力部門采購的卷鐵芯變壓器以315KVA以下的容量居多。
同國外產品空載損耗指標比較:比日本東芝變壓器空載損耗降低39%,比義大利變壓器空載損耗降低39.6%。因此,我國目前生產的S11卷鐵芯配電變壓器在空載損耗方面在國際上具有領先地位。
卷鐵芯變壓器的缺點:一是鐵心退火工藝要求較高;二是鐵芯卷繞和線圈繞制需要專用設備;三是鐵芯和繞組維修較困難。
(三) 主要性能參數
S11型系列配電變壓器主要性能參數見表9-19。
(四) 推廣應用前景
降低變壓器的損耗,提高供配電系統效率,是目前世界各國關注的問題。在整個供電系統中,配電變壓器所佔比重最大,改接其性能,降低損耗指標,對電力系統節能,提高系統可靠性具有重要的意義。卷鐵芯變壓器有其獨特的結構優勢,空載損耗小,噪音低。機械和電氣性能優越。因此,原國家電力公司農電工作部、成套設備部、電力機械局聯合召開了S11卷鐵芯變壓器應用研討會,明確各地可根據實際情況推廣應用。國家經貿委以國經貿廳電力【2002】122號文《關於農村電網建設與改造工程中推廣使用卷鐵芯變壓器的通知》,要求在農村電網建設與改造工程中積極推廣使用這一產品。
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(四) 新合金變壓器
據海外媒體報道,鐵鈮硼鋯合金在試驗中發現,這種合金有氧化和不易加工等缺點,後來去掉了有磁性的鋯,最終開發成功鐵鈮硼三種金屬的合金,電力損耗比硅鋼片降低9/10.
使用這種新的合金製造變壓器,不僅能夠大大減少電力損耗,而且還可以節省材料成本、簡化製造工藝。用這種新材料製造的變壓器,還會減少電力損耗所產生的溫室效應,在環保方面也有益處。
(五) 調容變壓器
目前,我國廣大電力用戶,包括一些企業和農村地區使用的配電變壓器的容量一般是按照高峰時的容量配置的,因而普遍較大。這種配置在用戶用電高峰時比較實用,而在用電低谷時,由於負載輕,用電量小,往往就會出現大馬拉小車的不合理現象,即浪費了國家寶貴的電力資源,又增加了企業的經濟負擔。曾有人研製出子母變壓器,用電高峰時用大變壓器,用電低谷時用小變壓器,此法雖可行,但存在用戶一次性投資大,變壓器體積大,成本高,換接線麻煩,安裝維修不便等缺點。本產品採用外設調容開關的技術方案,巧妙的解決了變壓器容量閑置,導致大馬拉小車的問題。構造簡單,體積小,造價低、操作維修方便、性能優越可靠。本產品的設計特點是在變壓器高容量繞組的基礎上,高壓、低壓各加一段繞組,變壓器外殼裝設有調容開關,變換開關的投擲位置,即可改變線圈的連接從而改變鐵芯的磁能密度、改變變壓器的容量。
以額定容量為100KVA、30KVA,額定電壓10KV/0.4KV雙容量變壓器為例,產品的主要性能見表9-20。
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採用這種雙容量變壓器與一台100KVA和一台 30KVA輪換使用的子母變壓器相比,一次性投資可節約數千元,節電效果相同;與100KVA單容量節能型變壓器相比,成本僅增加幾百元,但是,僅自身損耗這一項,每年可節電3000-5000 kWh。使用此產品投資小,回報高,節電效果明顯,經濟效益十分明顯,市場前景十分廣闊。
(六) SH系列非晶態合金變壓器
除了上面提到的傳統鐵芯鋼材製作的變壓器之外,在最近幾年還生產出一種以全新電工鋼材—非晶態鋼鐵芯製成的配電變壓器,它的空載損耗只有傳統鋼材鐵芯變壓器的1/10。由於這種非晶態鋼在加工上很困難,因此,只能加工成寬度為200mm的薄片。其次,它特別容易破碎。因此,很難加工處理成完整的鐵芯。然而,這些限制對於小型變壓器鐵芯是能夠克服的,所以這種晶態鋼片在降低配電變壓器鐵芯損耗方面,有著廣泛的應用領域。
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大多數用電單位在購買變壓器時,根本不估算損耗。他們或者認為變壓器效率高,其損耗可以忽略,或者認為製造商的設計過程會自動提供最合適的損耗值。如果把損耗計入變壓器的成本,其結果將是選擇「低損耗型」最好。
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從圖9-7可清楚的看出:最經濟的選擇取決於所挑選的損耗等價資金值。如果採用「真實成本」,「非晶態鋼」就是最引人的選擇。
2. 變壓器行業前景如何
前景還不錯,競爭也激烈,據前瞻產業研究院《2016-2021年中國變壓器製造行業產銷需求與投資預測分析報告》顯示,近年來,我國電力需求增長迅速,電網的高速建設和投資拉動了輸變電設備的市場需求。龐大的電力建設資金給變壓器行業帶來了機遇和挑戰,促使變壓器行業得到了快速發展。
中國變壓器行業競爭激烈,外資跨國公司搶佔了很大市場份額,國內變壓器製造企業數量也在快速增長。中低端變壓器市場競爭激烈,具備220KV變壓器生產能力的企業有20餘家,具備110KV變壓器產品生產能力的企業有100餘家。而生產500KV等級以上變壓器企業通過技術和產能構築了很高的進入壁壘,市場格局趨於穩定。
2011年,全國變壓器的產量達14.3億千伏安,同比增長6.86%.2011年,中國變壓器製造行業規模以上企業有1461家;實現銷售額2901.40億元,實現利潤總額166.08億元,資產規模為2638.40億元,產品銷售利潤為339.72億元。
在2012-2020這段時間內,我國變壓器市場將在國內電網建設及改造的直接影響之下,步一個較高速的發展期,產業規模還將持續增大。
3. 變壓器行業前景如何
近20年來,隨著世界經濟的發展,干變在全世界取得了迅猛的發展,尤其是在配電變壓器中,干變所佔的比例愈來愈大,據統計,在歐美等發達國家中,它已佔到配變的40-50%。
在我國,目前乾式變壓器在大、中城市中平均約佔15%-20%,而在北京、上海、廣州、深圳等城市,約佔到50%左右,但由於在我國農村配電網中乾式變壓器的應用相對較少,因此,整體上,乾式變壓器占變壓器應用的10-15%之間。
前瞻產業研究院《2013-2017年中國乾式變壓器行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》顯示,干變有四種結構:環氧樹脂澆注、加填料澆注、繞包、浸漬式。目前,歐美廣泛採用開敞通風式H級乾式變壓器,是在浸漬式基礎上吸取了繞包式結構的特點並採用Nomex紙後發展起來的新型H級干變,由於售價高,在我國尚未推廣。目前,國內通過短路試驗容量最大的乾式配電變壓器是2500kVA、10/0.4kV;通過短路試驗容量最大的乾式電力變壓器是16000kVA、35/10kV。