节能型变压器
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作者：国际电气网-热门资讯 转贴自：本站原创 点击数：199 更新时间：2006/9/6 文章录入：夏晶晶
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能已成为时下最热门的词汇之一。
众所周知，变压器是输变电行业中的耗能大户。据估计，我国变压器的总损耗占系统总发电量的10%左右，如损耗每降低1%，每年可节约上百亿度电。变压器的节能降耗已是势 在必行。可以说，节能型变压器的推广对于解决我国电力供应紧张，建立节约型社会有着重要意义。
8月18日，中国国家标准化管理委员会颁布了三相配电变压器能效限定值及节能评价值的相关标准。这是为配合《中华人民共和国节约能源法》的实施，提高配电变压器的能源利用效率、降低其损耗，提高配电变压器产品在国际市场竞争力而制订的。
由于节能经济的提出以及国家产业政策向节能产业的倾斜，节能型变压器市场变得乐观起来。
我国变压器的发展经历了几个阶段，国家在节能方面的重视从未发生过改变。上世纪80年代中期，我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器在全国范围内淘汰正在电网运行的JB1300-73和JB500-64标准的高能耗变压器。从1998年开始，我国政府又不惜代价地在全国推行两网改造，用S9系列配电变压器取代S7系列。与S9一样，作为第七代节能产品的还有非晶合金变压器、卷铁心变压器、全密封变压器等。
但这先后两次全国大规模的更新换代，新产品仅比老产品降低空载损耗约8～15%。目前市场上已出现了比S9系列更节能的产品，如S10、S11系列等。节能在变压器领域仍在继续。 (小薇)
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2005年8月18日，中国国家标准化管理委员会(SAC)颁布了三相配电变压器能效限定值及节能评价值的相关标准。本标准规定了三相配电变压器能效限定值和试验方法。拟定于WTO秘书处分发之日起90天后批准，并于批准日起6个月后生效。
该标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会提出，由中国标准化研究院等单位联合起草。规定了三相配电变压器的能效限定值、目标能效限定值、节能评价值和试验方法。该标准适用于三相10kV，无励磁调压额定容量30kVA~1600kVA的油浸式和额定容量30kVA~2500kVA干式配电变压器,不适用于充气变压器。
该标准主要包括配电变压器能效限定值、配电变压器目标能效限定值、配电变压器节能评价值。
配电变压器的能效限定值是指在规定测试条件下，配电变压器的空载损耗和负载损耗的标准值。这项定义规定了配电变压器损耗的最大值，即配电变压器的市场准入值。该标准规定的油浸式配电变压器与干式配电变压器的能效限定值相当于现行S9系列产品的损耗水平。换句话说，今后如生产的产品损耗值大于该标准规定值，即属于非法。
配电变压器目标能效限定值是指配电变压器预期未来的损耗值应降低到的某一水平的损耗值。标准目前规定的目标期限是4年，即4年后损耗应降低到的数值。目标能效限定值的规定，为厂家进一步明确了节能降耗的努力目标。该值实施后，将替代标准中原配电变压器能效限定值。
配电变压器的节能评价值是用来衡量不同厂家产品在现有能效限定值的基础上所能降低的损耗水平的程度。在一些发达国家，节能评价值比目标能效限定值的损耗水平还要低。该标准制定时，考虑到是初次实施，暂时把目标能效限定值与节能评价值取为一致。但今后进一步修订标准时，不排除把节能评价值规定更低的可能。(木 可)
朱英浩：变压器节能重在结构创新
在刚刚结束的上海国际工业博览会电力设备与控制技术展的新产品新技术研讨会上，我国变压器行业的重头人物，中国工程院院士朱英浩在其发表的演讲中指出：“变压器节能不能靠多用材料而是应该通过结构创新、工艺改进来获得。”
“我们通常用总拥有价格来评估变压器的节能效果，故通过节能技术应使变压器的损耗参数在运行可靠性不变条件下达较低值。”朱英浩表示。
变压器的损耗评价是指每千瓦空载损耗的评价值与每千瓦负载损耗的评价值，前者比后者要高些。每个国家都有根据电价评估损耗的评价值。我国目前的空载损耗大约5万元每千瓦，负载损耗为2万元每千瓦，将两者评价值与售价相加作为一个评标的依据。
变压器的主要损耗分为空载时的损耗和负载时的损耗。我国目前在降低空载损耗的技术方面主要是通过调整铁心结构及制造工艺来达到节能的效果。
叠片式变压器铁心采用全斜无孔不叠上铁轭工艺。卷铁心结构则采用心柱为圆截面或接近圆截面结构。硅钢片用计算机控制下料尺寸，“完全能够做成圆截面”，并且用防渗碳技术对成型铁心进行退火处理工艺，以消除应力；“非晶合金材质的铁心做成圆截面可能比较困难”，可以采用长方形截面、上轭可打开的结构。
“原来的卷铁心结构多数用的是平面的卷铁心。”朱英浩表示，“新发展的结构为立体型卷铁心。三个线圈立体排列，这样的磁路最短，损耗最小。”大容量变压器采用小级开槽防漏磁进入或产生较大损耗的技术。
虽然变压器节能主要是希望能够节约变压器空载时的损耗，但是仍可以通过漏磁走向的控制降低变压器负载时的损耗。
可采用新型绕组结构、新型导线。根据不同电压等级的绝缘水平采用新型绕组结构，并选用组合导线，如自粘型换位导线、带油道型换位导线。自粘型换位导线是在漆包导线外涂上胶，高温加热后使几条导线粘在一起，“从机械的角度上来看，几根导线像一根一样，耐受机械强度大大提高”。导线的材质选用无氧铜。
除了采用新型绕组结构、新型导线以外，还可以根据漏磁分布选单根导线尺寸，从而使得横向、纵向涡流损耗降为最低。“单纯增加导线截面的方法并不理想。导线截面增加了，电阻是减少了，但是其涡流损耗同时也将增加。所以根据漏磁的大小来选择导线的尺寸是最经济的原则。”朱英浩表示。根据横向漏磁调整单螺旋绕组的换位区、连续式绕组的端部线段采用并联结构、合理布置单独调压绕组位置等工艺的实施都可以得到紧凑可靠的结构，并能够降低损耗。
此外，通过在绕组上下端和箱壁上加装磁屏蔽结构，防止无效换位等手段可降低变压器负载时的杂散损耗。而对于ONAF/ONAN两种冷却方式的变压器，如果都能够按ONAF方式运行，从而使得油温下降，也可以使变压器在低负载率时降低损耗。
“将空载损耗和负载损耗大幅度降下来以后，变压器节能的潜力也就挖掘得差不多了。”朱英浩总结道。(倪 )
上海置信：推广产品更要推广TOC
非晶合金变压器是当今世界上最节能的配电变压器，在西方发达国家的配电网中已被广为使用。
“从整个变压器行业来看，非晶合金变压器应该是最新一代的变压器。”上海置信电气股份有限公司(以下简称“上海置信”)销售人员在接受记者采访时表示。
上海置信可说是变压器行业新秀，它从美国GE公司引进的非晶合金变压器制造技术的节能性被变压器行业所重视。
非晶合金材料又称金属玻璃，是一种无晶体原子结构的合金。该合金是由熔融状态下的合金以百万分之一秒的速度冷却后得到的。目前通常为铁、镍-铁和钴基合金。铁磁体非晶合金比已知的另一些材料更易于磁化和消磁，它的磁性能已被确认在材料内部更易于磁性反转。
由于非晶合金优良的性能，使用其作为铁心材料的变压器拥有良好的节能效果。据了解，非晶合金变压器的空载损耗仅为S9型变压器的20%，而负载损耗与其相同。
非晶合金变压器的优点很多但价格相对较高。因此，很多企业由于种种原因，对初期投入考虑得比较多，使非晶合金变压器推广起来遇到一些困难。
随着国家对节能的日益重视以及一部分企业观念的逐步转变，非晶合金变压器越来越被市场所接受。近年来的电荒也为非晶合金变压器的发展提供了良好的契机。如山东某大型化工企业，在网上运行的高能耗S7硅钢油变多达300多台，每年电能缺口达1000多万度，如果使用S16型的非晶合金油变替代，则不用增加供电量就能填补电能缺口。据不完全统计，目前国内电网中已有15000台非晶合金变压器在网上运行，大约有13000台产自上海置信。
其实早在1996年，国家三委就下发文件，要求研制非晶合金变压器。国内有几家变压器厂家联合设计并进行样机试制。由于受到加工工艺和设备条件的限制，后来只停留在样机试制阶段。目前国内能够规模化生产非晶合金变压器的也只有上海置信一家。由于非晶合金材料性能所限，上海置信目前生产的主要为10kV、2500KVA的节能型变压器。
对于上海置信来讲，目前比推广非晶合金变压器更重要的是推广“总拥有费用法”(TOC)。这是一种由美国电气制造商协会依据NEMATP-1标准给出的一种特有的经济分析法。用TOC方法评估后的非晶合金变压器总费用将比S9型变压器低20%左右。但目前很多采购人员并没有完全了解TOC评估标准。 (倪 )
保变:节能型变压器的推广需要政府的扶持
据了解，节能，在变压器行业叫得不太响。中小型节能型变压器有一些，大型的不太多。
变压器行业按照政府电力部门的要求一直在追求低损耗，保变也是如此。现在保变拥有卷铁心型小型变压器的成形生产线，但市场情况不是太理想；也曾专门研究过非晶合金变压器，但也是考虑到市场情况没有生产。因为虽然非晶合金和卷铁芯的节能性好，但成本高，因而价格就特别高，对于用户企业来说，用这种变压器，一次性投资过高。
据了解，节能型变压器的价格高，主要原因在于降低变压器损耗的主要办法就是多用原材料，而这样一来，成本必然升高。由于没有特殊工艺，虽然通过提高设计分析能力，有可能在使用相同量原材料的条件下降低损耗，但这种降低，程度是很有限的。可以说：变压器节能主要是靠多消耗原材料来换得低损耗。而原材料资源也是有限的，这又会产生新的问题。如非晶合金，原材料本身就不多，企业的生产能力就会受到限制。
目前我国的节能型变压器以小型、配电型为主。普通的小型、配电变压器比较便宜，主要应用于农村等经济不很发达地区。而一旦变成节能型的，价格大大提高，这往往不被很看重价格的小电机用户所接受，直接影响到节能变压器的销售。如果生产用于城市、大发电厂等的大型节能型变压器，因为用户认识程度高，有可能推广，但原材料数量有限以及巨大的成本又使得这一想法变得不现实。现实的种种原因使节能型变压器不能大面积的得到推广。
保变表示，如果没有国家的优惠扶持政策，节能型变压器推广恐怕会很难。 (小 薇)
沈变:看好节能型产品市场
主要以生产大型、超大型变压器为主的特变电工沈变集团，重组前对中小型产品市场不很重视，几乎呈放弃状态。而重组后，沈变对产品布局进行了重新定位，专门成立了以生产中小型产品为主的中型项目公司。
今年以来，为了响应国家建设节约型社会的号召，沈变中型公司加大了节能型产品的研发力度，并已研制开发出了产品样机。《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》发布后沈变高度重视，已经组织技术专家进行了研讨，并将在未来的产品开发中作为重要依据。
沈变今年已经研制成功的节能新产品有两种，非晶合金变压器与铂式变压器。非晶合金变压器方面开发出了SH11—80/10和SH11—315/10两种产品，目前样机已试制成功。同时，11型箔式变压器也已可批量生产，且目前手中已有产品定单，正在生产中。
据悉，沈变开发的节能型产品负载损耗比国家标准平均下降15%以上。目前沈变节能型产品销售工作正在紧张进行，市场处于不断恢复之中。
现在，沈变已将节能型产品作为中小型系列产品开发、销售的重点之一，并新上了箔绕机等节能型产品生产专用设备。不难看出，沈变看好节能型产品市场，意欲在这一新的领域有所作为。(魏 东)
衡变：逐步发展节能型变压器
特变电工衡阳变压器有限公司和中科院成功合作开发了超导变压器，目前已经挂网运行，并做好批量生产的准备。
据了解，降低变压器绕组的内阻有利于维持变压器输出电压的恒定，改善变压器的性能，同时也会进一步降低变压器的铜损，由此产生了超导变压器、新绕组导线变压器等新型变压器。高温超导变压器用超导线材取代了现有的电磁线(铜导线或铝导线)，不仅能降低变压器的损耗，还可以改善整个电力系统的抗短路性能。
在变压器的损耗中，铁损所占比重很高，而其中的空载损耗更为突出。为降低变压器的空载损耗，目前在设计变压器时采取的主要措施是改变变压器铁心结构和运用新的铁心材料，由此产生了如高型号(7型向10型、11型改进)变压器、非晶合金变压器、新合金变压器等新型变压器。
衡变高电压等级(110kV以上)产品通过型号的改进、提高，在节能方面取得了卓越的成绩。以一台SFPSZ10-120000/220变压器为例，
如果该变压器一年按空载运行8000小时、负载运行6000小时计算，一年可节电：
(122-80)×8000＋(480-400)×6000＝816000(度)
衡变的非晶合金变压器目前侧重于小型，由其电气分公司负责研制。对于非晶合金变压器，新疆特变电工股份有限公司已经开始批量生产，目前已销售了几百台。衡变经过与新疆特变电工股份有限公司的技术交流，准备于明年年初推出，现在处于中试阶段。
目前，节能型变压器成本都偏高，但也分为不同的情况。传统变压器如果要达到节能的效果，必定会增加成本。但采用新材料的变压器，如非晶合金变压器、超导变压器等，虽然短期内材料成本很高，但随着技术的提高、新型变压器的推广，成本很快会降下来。衡变方面表示会竭尽全力开发节能型变压器类产品，来满足国家和用户的需要。 |
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