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配电变压器行业发展趋势解读
发布时间:2013-10-27 17:03    点击次数:
 

一、概述
我国配电变压器通常是指电压为35kV和10kV及以下、容量为6300kVA以下直接向终端用户供电的电力变压器。目前全国网上运行的配电变压器总电能损耗约为411亿kWh,约占2000年总发电量的3.16%。尽管配电变压器已是高效率的设备(95-99%),但由于其数量巨大和空载耗电的固定性,变压器效率即便有微小的改进也能获得相当大的能源节约和减少温室气体的排放,因此其本身存在着巨大的节能潜力。
90年代后期,我国配电变压器行业发展速度较快。1997年以来,由于受到城乡电网改造工程的拉动,电力变压器行业保持了良好的发展势头。1999年电力变压器产量增长24.81%。2000年电力变压器产量增长15.88%,配电变压器的数量比重增加:1999年配电变压器数量比重由1998年的34.72%上升到39.51%,增长5个百分点;2000年配电变压器数量比重为36.89%。(10kV6,300KVA及以下变压器产量为304,099台,41,778KVA,35kV6,300KVA及以下变压器产量为7,821台,9316.4KVA)。城乡电网改造工程所选用的油浸式配电变压器设备已经全部实现了由S7型向S9型的转变。
随着市场经济的发展和科技的不断进步,新材料、新工艺的不断应用,新的低损耗配电变压器相继开发成功。国内许多变压器制造厂商投入了大量资金引进国外先进的制造技术及设备,不断研制开发低损耗变压器和各种结构形式的变压器,如油浸变压器已出现比新S9系列更节能的S10、S11系列,新干式变压器的SC9系列以及非晶合金铁心等低损耗等产品都显示了我国配电变压器的节能潜力。
此外,在网上运行的配电变压器中役龄超过20年效率低的老旧变压器约占10%以上,估算容量约为2.4亿kVA,这些变压器是按照六、七十年代标准设计的产品,损耗非常高,如果花一定投资用S9去替换老旧变压器必定会获得很大经济效益。依不同容量的计算,购置S9变压器去替换旧变压器的投资回报年一般只需2~3年(未计旧变压器回收费和拆装费条件),其节能潜力巨大。
二、变压器发展趋势及产品特点
我国配电变压器行业经过不断努力,在90年代以后较过去有了突破性的进展,变压器性能不仅是铁心硅钢片材质的改进,而且在容量结构和制造工艺都有所突破,因而在节能降耗、降低空载电流和噪音都取得较大进展。
1.近年来节能配电变压器产品的发展趋势
1.1卷铁心配电变压器(S11型)这种变压器早在60年代已为一些发达国家所采用,近年来也在我国逐渐推广。卷铁心变压器的优点:
降低变压器空载损耗。约10~25%,依变压器容量而变降低空载电流,一般为叠片铁心的50%变压器噪音水平显著降低,小型变压器可做到37~42dB,减少对城镇噪音污染。
1.2单相配电变压器(D10型)的使用美国等世界多数国家早已在居民低压配电的单相三线制系统中使用,对降低低压配电损耗意义重大,这方面已有较多论著。变压器多为柱上式,便于安装并靠近负荷中心,通常为少维护的密封式。与同容量三相变压器相比,空载损耗和负载损耗都小,有效材料用量也少,价格低20~30%。我国在个别地方试改制后颇受用户欢迎。
1.3非晶合金配电变压器自1979年美国联信公司发明非晶片至今,在全世界范围作为样品研制和少量生产使用,非晶合金配电变压器的空载损耗比硅钢片的下降70~80%,但至今未全面推广使用的根本原因是价格较高。1998年上海置信公司引进了美国GE公司的非晶合金铁心变压器的制造技术,其生产的SH-M型非晶合金铁心密封式变压器额定容量在50~2,500kVA之间,空载损耗在34~700W之间,负载损耗在870~21,500W之间,空载电流在1.5~0.5%之间,短路阻抗在4~4.5%之间。
  
1.4干式配电变压器由于结构简单、维护方便、防火阻燃、防尘等特点,被广泛应用在对安全运行有较高要求的场合。以前干式配电变压器用量较少,近年来发展很快,目前已占到配电变压器总量的3~5%,部分大城市已占到50%。
    环氧树脂干式变压器在国内取得了很大的发展。目前国内能生产最高电压35kV,最大容量20,000kVA的环氧树脂干式变压器。SC9型为干式新型节能变压器,损耗比老式产品大大降低,对比老SC8干式变压器空载损耗平均降低87.52%负载损耗平均降低10.27%,对比S9油浸式空载损耗平均降低17.34%负载损耗平均降低23.88%。另外变压器噪音水平也显著降低。我国和欧洲多使用这一类型干式变压器。
浸渍式干式变压器(或称做nomex纸型)是干式变压器应用最早的一种结构,发展为敞开式通风干式变压器(OVDT),绕组层间、匝间绝缘采用聚脂纤维纸或聚芳胺合成纸(NOMEX纸)。这种结构的绕组经真空压力浸漆(VPI)工艺处理后有足够的承受短路能力。因为Nomex纸耐温等级为C级(220℃)是耐高温绝缘材料,具有阻燃、防潮及优良环保特性,允许长时间大负荷过载,运行可靠性较高。占美国市场干式变压器的85%。
    1.5箱式变压器又称高低压预制式变电站,大部分功能部件与变压器器身均浸入变压器箱内,由变压器制造厂生产。变电站靠近负荷中心,可降低线损,也属于节能配电变压器之列。
2.节能配电变压器的材料问题
在开发新型配电变压器中,导磁和导电材料的作用十分重要,而这两方面我国都比较落后,多年来没有重大突破,硅钢片几乎完全靠进口。
2.1导磁系统发展的历史回顾
我国64、73标准的变压器大都采用热轧硅钢片作为铁芯的导磁材料,由于热轧硅钢片无方向性,故三相铁芯都是采用直接缝。导磁材料的材质与铁芯结构都决定了空载损耗与空载噪声都具有较大的值。1964年日本发明了高导磁晶粒取向冷轧硅钢片,80年代后,我国进口了这种硅钢片的卷料,推动了导磁系统的结构改进,由于冷轧硅钢片有方向性;铁芯柱上不再有接缝,叠片定位方法的改进,芯柱与轭片内可不设孔,这就使空载损耗大幅度的降低。
20世纪90年代,世界上又研制成厚度仅为0.23mm的冷轧晶粒取向硅钢片,如再经过激光照射或等离子处理,这是最低单位损耗的硅钢片系列产品,50Hz及1.7T下的单位损耗仅为0.9W/kg。铁芯结构上又出现阶梯45°接缝的最新结构,使空载损耗与空载噪声又一次降低,使配电变压器向低损耗、低噪声方面发展又迈进了一步,空载损耗降低60%。
1974年美国联信公司研制出铁基非晶合金,1978年美国GE公司测出6OHz及1.5T下的单位损耗为0.44W/kg。1980年联信公司首次推出15kVA非晶铁芯配电变压器,以后,美国GE公司制成2500kVA非晶铁芯配电变压器。空载损耗比用激光处理高导磁晶粒取向冷轧硅钢片又降低了70%。我国也在1994年研制成一批非晶铁芯配电变压器,有些厂已具备批量生产非晶铁芯配电变压器的能力。 
从以上发展历史的回顾中可知,导磁材料的发展,促进导磁材料加工设备的现代化,铁芯结构的改进,空载损耗与空载噪声的大幅度下降,使变压器可安装在居民区附近。
2.2导电系统的绕组发展的历史回顾
在我国配电变压器的发展历史中,也曾用过铝导线,虽可满足性能要求,但国内用户不欢迎铝线变压器,目前已不再生产铝线变压器。
为了降低负载损耗,从材质上,国内已大量采用无氧铜导线;除扁导线、圆导线外,还采用铜箔。因为无氧铜的电阻率低,表面又光亮,故负载损耗可低。
绕组结构发展中,注意散热性能的改进,尽量采用纵向散热油隙;同时绕组的紧固结构保证短路电流产生的机械力的承受能力。
2.3其它结构的改进
传统的配电变压器都用于中点绝缘的10kV系统中,故绕组的联结组都选Yyn0,随着非线性负载的增长,卷铁芯结构的选用,绕组的联结组在向Dyn11过渡。  (信息来源:北极星电力网)

 
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