國內(nèi)外變壓器的現(xiàn)狀及發(fā)展

1、國內(nèi)外變壓器的現(xiàn)狀及發(fā)展沈陽變壓器研究所 賀以燕從 1885 年匈牙利三位工程師發(fā)明了變壓器以來，一個多世紀(jì)里，變壓器有了長足的發(fā) 展，電壓已達(dá)到百萬伏級，使輸電距離超過1000km。變壓器的發(fā)展現(xiàn)狀1. 電力變壓器 一個世紀(jì)以來，電力變壓器原理未曾改變，隨著年代的推進(jìn)，先進(jìn)生 產(chǎn)設(shè)備日臻完善，因而各項技術(shù)參數(shù)愈來愈先進(jìn)。（ 1）國外 在世界范圍內(nèi)形成了幾大集團(tuán)：烏克蘭扎布洛斯變壓器廠，年生產(chǎn)能力 100GVA；俄羅斯陶里亞第變壓器廠， 年生產(chǎn)能力 40GVA，ABB公司 29 個電力變壓器廠年生產(chǎn) 能力 80 100GVA，英法 GEC-Alshtom 年生產(chǎn)能力 40GVA，日本各廠總和

2、（三菱、 東芝、 日立、 富士）年生產(chǎn)能力 65GVA，德國 TU集團(tuán)年生產(chǎn)能力 40GVA。全世界 1986 年共生產(chǎn) 522GV（A 缺 南美與非洲） 。這些公司生產(chǎn)的已在系統(tǒng)運(yùn)行的代表性產(chǎn)品：1150kV、1200MVA，735765kV、800MVA，400500kV、3750MVA或 1 550MVA，220kV、3 1300MVA電力變壓器； 直流輸電± 500kV、 400MVA換流變壓器。電力變壓器主要為油浸式，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有兩類：心式和殼式。心式生產(chǎn)量占95%，殼式只占 5%。心式與殼式互無壓倒性的優(yōu)點，只是心式工藝簡單一些，因而為大多數(shù)廠家采用，而 殼式結(jié)構(gòu)與工藝都要

3、復(fù)雜一些， 只有傳統(tǒng)性工廠采用， 而殼式結(jié)構(gòu)與工藝都要復(fù)雜一些， 只 有傳統(tǒng)性工廠采用。 殼式特別適用于高電壓、 大容量，其絕緣、機(jī)械及散熱都有優(yōu)點且適宜 于山區(qū)水電站的運(yùn)輸，因而仍有其生命力。33kV、2000kVA。2）國內(nèi) 解放前我國只能生產(chǎn)配電變壓器，最高電壓、最大容量為隨著國家?guī)讉€五年計劃，建設(shè)了沈陽變壓器廠為主的專業(yè)生產(chǎn)廠，到“八五”末，建立了一批大中小型骨干工廠，形成了我國自己的變壓器行業(yè)。我國沈陽變壓器廠、西安變壓器廠、 保定變壓器廠均已成批生產(chǎn) 500kV 級電力變壓器，在 500kV 系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行，最長的已超過 17 年，經(jīng)過十幾年的不斷改進(jìn)，其運(yùn)行指標(biāo)與進(jìn)口變壓器完全相當(dāng)，

4、總產(chǎn)量達(dá)150GVA。（3）組件 套管。 國外原全蘇電瓷廠（現(xiàn)在烏克蘭境內(nèi)）已生產(chǎn)供應(yīng) 1150kV 電容式套管，日本 NGK已生產(chǎn)供應(yīng) 1100kV 電容式套管。我國南京電瓷廠、西安電瓷廠可成批量供應(yīng) 500kV電容式套管，南京電瓷廠 20 世紀(jì) 70 年代（以下年代均指 20 世紀(jì)）末已試制成功 750kV 套管。 有載分接開關(guān)。 德國 MR分接開關(guān)廠是世界著名工廠， 已做出了一系列有載分接開關(guān)，如 V 型、 M型，供應(yīng)世界各國，國產(chǎn)變壓器及國內(nèi)進(jìn)口變壓器已裝用多臺V 型及 M型開關(guān)，運(yùn)行上基本可靠。在 70 年代我國也引起了 MR技術(shù)，在消化的基礎(chǔ)上， 遵義長征電器廠早已做出了 V 型與

5、 M型分接開關(guān)，沈陽變壓器廠也能生產(chǎn)。其產(chǎn)品已在國內(nèi)眾多的變壓器上應(yīng)用，運(yùn)行證明也 是可靠的。 冷卻器。國外風(fēng)、水冷卻器和片式散熱器都有，但水冷卻器用得不多。風(fēng)冷為板翅 式，由專業(yè)工廠釬焊，用料少、冷卻效率高。我國這三種冷卻器都有。 水冷卻器也只在部分水電站用。 風(fēng)冷卻器為肋管式， 制造工藝 簡單，效率尚可，只是與板翅式相比，體積大、用料多。我們也曾對板翅式作過科研，具備 了設(shè)計數(shù)據(jù)，只因生產(chǎn)工藝復(fù)雜未能投產(chǎn)。2. 配電變壓器1）國外 國外配電變壓器容量到2500kVA，有兩種鐵心型式：圓形與橢圓形。圓形的占絕大多數(shù)，橢圓形的由于 M0（鐵心柱的間距）小，因而用料可以減少，其對應(yīng)線圈為橢 圓形

6、。低壓線圈有線繞式與箔式，油箱有帶散熱管的（少數(shù)）與波紋式的（大多數(shù)） 。另外，美洲用三相四線制供電，多用單相變壓器，這種供電制線路損耗小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)， 但變壓器因多為單相（油浸式單相占 3/4 ，干式單相占不到 10%），用料用工較三相多。（ 2）國內(nèi) 我國因供電制與歐洲一樣，歷來只做三相變壓器，目前主要產(chǎn)品為新 S9 型，容量到 1600kVA。新 S9 有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（與國外不相上下） ，也有很高的可靠性，做 了 800 臺產(chǎn)品的短路試驗， 從 1996 年試制鑒定， 到 1999 年末已有 400 家工廠取得生產(chǎn)資格。 有約 10 家工廠生產(chǎn)波紋式油箱，運(yùn)行的新S9 約占 25%。3.

7、 干式變壓器（1）國外 環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器（簡稱干變） ，國外從 60 年代生產(chǎn)，技術(shù)日趨成 熟。這種變壓器有：帶填料的（石英粉） 、純樹脂的、繞包的，各種工藝、結(jié)構(gòu)并存。據(jù)德 國一位專家談，電壓最大到36kV，容量可達(dá) 30MVA。德國一家工廠，年生產(chǎn)量在2000MVA以上。美國配電市場干變年產(chǎn) 38 萬臺（ 28336MVA），油浸式變壓器 148 萬臺（ 68150MVA），干 變臺數(shù)占 20%，容量占 30%。歐洲配電油浸式變壓器總有量 2500kVA的 200 萬臺， 2500kVA的 160 萬臺；干變總 有量 40 萬臺，占 10%。（ 2）國內(nèi) 澆注式干式變壓器科研工作開始

8、比較早， 70 年代中期即生產(chǎn)船用 160kVA 變壓器，成批生產(chǎn)還是在 80 年代末，目前帶填料、純樹脂、繞包的 3 種均生產(chǎn)，而以純樹 脂的占多數(shù)，最大容量做到 16 20MVA/35kV，再加吹風(fēng)可提高 50%容量即 24 30MVA。特別應(yīng)該提出的是，山東金鄉(xiāng)金曼克變壓器公司1999 年末已研制成功單相 DCZ91 10kV干式變壓器， 這是迄今為止， 世界上生產(chǎn)的最高電壓等級的干式變壓器， 可以為電力系統(tǒng)提 供一種新型防火災(zāi)變壓器。其后組成了三相110kV，已于 2000 年 9 月在山東兗州供電局運(yùn)行，情況良好。從眾多配電變壓器看， 其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已與國外處于同一水平。 此外， 順

9、德特種變壓器 廠還為長江三峽發(fā)電機(jī)配套 “九五” 國家重點科研項目， 試制成功 DC9-3000/20/ 3 干式勵 磁變壓器，已通過鑒定，達(dá)到世界水平。4. 非晶合金變壓器 美國 GE與 Cooper 公司生產(chǎn)非晶合金變壓器。非晶損耗只有冷軋 硅鋼片鐵損的 1/6 ，是一種優(yōu)良的節(jié)能產(chǎn)品，由于其飽和磁密只有，即其鐵心比冷軋硅鋼片 重 30%，又由于要組成單相，或三相 5 柱式，鐵心還要增大，相應(yīng)的銅線也要增多，體積也 大，而非晶單價比硅鋼片貴得多（倍） ，所以總售價要比普通配電變壓器貴一倍。由于損 耗特低，計算 10 年變電成本，二者大體相當(dāng)。沈陽變壓器研究所進(jìn)行了開發(fā)設(shè)計，按該所 圖紙圖內(nèi)

10、亦有上海變壓器廠等 6家工廠于 1996 年試制成功，以后也有一些生產(chǎn)，但產(chǎn)量不 大，發(fā)展前景還是會有的。5. 難燃油變壓器（ 1）國外 國外已生產(chǎn)了石油類、 脂類、硅油類難燃油變壓器 （分別占 45%、10%、45%）， 據(jù)不完全統(tǒng)計，總量已達(dá) 10GVA，分布在各大洲使用。這類油燃點均在300以上，符合國際上對難燃油的要求，其最大容量為60kV、 15MVA。（2）國內(nèi) 廣州高壓電器廠于 1988 年試制了 S12型 200kVA、F（Formel NF ）不燃油 變壓器，通化變壓器廠于 1985 年試制了地鐵使用的硅油變壓器 315kVA，沈陽變壓器廠于 1989 年試制了 Midel7

11、131 難燃油變壓器 630kVA。由于油源價高（為進(jìn)口） 、原料不暢，以后未再 生產(chǎn)。沈陽變壓器研究所于 2000 年 4 月與美國 DSI 公司簽約，生產(chǎn)油 SRZ9 型 110kV、 31500kVA電力變壓器與 SR9型 10kV、500或 1600kVA配電變壓器， 5月份已完成設(shè)計， DSI公司供油，番禺明珠電器有限公司 2000 年內(nèi)已完成試制，并經(jīng)鑒定，這為我國開發(fā)一種防 火災(zāi)的電力與配電變壓器，售價約高1 倍，預(yù)計有一定的市場。6. SF 6變壓器 日本是當(dāng)今生產(chǎn) SF6變壓器最多的國家，三菱、東芝、日立、富士均能 生產(chǎn)，前三家生產(chǎn)過 275kV、300MVA SF6變壓器，

12、在日本使用。這四家均有產(chǎn)品進(jìn)入我國， 主要為 110kV、 63MVA。以 63MVA為例，為強(qiáng)氣（ SF6）風(fēng)冷，總重 78t ，本體 SF6重 450kg ， 年漏氣率 1%（即允許漏） ，裝在北京、深圳、上海的地下、地上變電站運(yùn)行。我國北京第二變壓器廠已生產(chǎn) 10kV SF6的變壓器系列 100 1000kVA達(dá) 100 臺，目前還 在繼續(xù)生產(chǎn)。對 110kV 級產(chǎn)品，有關(guān)廠、所正在考慮中。對 SF6變壓器， 世界上有兩種觀點， 一種認(rèn)為可用， 對環(huán)境無大影響； 一種認(rèn)為不能用， 對環(huán)保有影響。世界上尚無定論，對其發(fā)展與否尚在探討中，應(yīng)慎重研究。7. 組合式變電站與組合式變壓器（1）國外

13、 歐洲從 60年代起即生產(chǎn) 2436kV 組合式變電站，即是將常規(guī)變電站的高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器、低壓開關(guān)設(shè)備組合在一起供電。它具有體積小、占地面積小、價格低、供電快以及實用、美觀、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點，在歐洲占有廣泛的市場。在美洲，由于供、用電制的特點，則生產(chǎn)10kV 插拔式變壓器，它是將簡單的高壓負(fù)荷具有簡單的高壓保護(hù)，在開關(guān)、 熔斷器裝于變壓器箱體內(nèi)而用電纜插入供電，并帶避雷器，低壓側(cè)則只有 4 個端子頭，優(yōu)點是體積小、價位低，在美洲供電占90%。（ 2）國內(nèi) 組合式變壓器國產(chǎn)化后將高壓開關(guān)熱穩(wěn)定電流 12kA 提高到 16kA，有利于 環(huán)網(wǎng)供電。對 10kV 插拔式變壓器也有一些改進(jìn)，有的配了

14、低壓柜等，方便用戶。這兩類產(chǎn) 品由于使用量大、面廣，已逐步在取代傳統(tǒng)低壓變電所。變壓器技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展趨勢及市場預(yù)測1. 發(fā)展趨勢 變壓器行業(yè)是一個相對老的行業(yè)，其技術(shù)與產(chǎn)品是成熟與完善的。在第 二次世界大戰(zhàn)以后， 由于用電量的驟增， 材料工業(yè)的進(jìn)步，變壓器的容量大增，其產(chǎn)品品種 和技術(shù)可以說有了重大的變革，但因其基本原理未變，還不會產(chǎn)生革命性的變化。今后 20 年內(nèi)：（1）變壓器類產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將愈趨先進(jìn)，非晶合金將在配變范圍內(nèi)逐步取代傳 統(tǒng)硅鋼片；（ 2）組合式變壓器和全自保護(hù)變壓器（ CSP）在配變范圍內(nèi)所占的比例會逐年增加；（3）難燃油變壓器不久將在國內(nèi)生產(chǎn)推廣；（ 4）三峽 500kV、840MVA主變將在下一個十年工程中生產(chǎn)出來，其交流變電容量將達(dá) 24750MVA；（5）750kV 級西北系統(tǒng)及變壓器將在 2005年出現(xiàn)；（6）± 500kV換流變壓器將有一定的生產(chǎn)；（7）百萬伏級系統(tǒng)及其變壓器將在我國21世紀(jì) 20 年代內(nèi)出現(xiàn)。在下個 20 年左右，超導(dǎo)用于變壓器生產(chǎn)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上將是可行的。2. 市場預(yù)測 2000 年末我國裝機(jī)容量已達(dá) 316GW，未來經(jīng)濟(jì)年增長速度將達(dá) 7% 8%， 裝機(jī)容量也不會低，到 2015