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国内外变压器的现状及发展

作者: 来源:转载 日期:2018-9-29 17:58:35 人气:95 评论:0

                        国内外变压器的现状及发展

沈阳变压器研究所    贺以燕 

1885年匈牙利三位工程师发明了变压器以来,一个多世纪里,变压器有了长足的发展,电压已达到百万伏级,使输电距离超过1000km

变压器的发展现状

1. 电力变压器  一个世纪以来,电力变压器原理未曾改变,随着年代的推进,先进生产设备日臻完善,因而各项技术参数愈来愈先进。

1)国外  在世界范围内形成了几大集团:乌克兰扎布洛斯变压器厂,年生产能力100GVA;俄罗斯陶里亚第变压器厂,年生产能力40GVAABB公司29个电力变压器厂年生产能力80100GVA,英法GEC-Alshtom年生产能力40GVA,日本各厂总和(三菱、东芝、日立、富士)年生产能力65GVA,德国TU集团年生产能力40GVA。全世界1986年共生产522GVA(缺南美与非洲)。

这些公司生产的已在系统运行的代表性产品:1150kV1200MVA735765kV800MVA400500kV3φ750MVA1φ550MVA220kV3φ1300MVA电力变压器;直流输电±500kV400MVA换流变压器。

电力变压器主要为油浸式,产品结构有两类:心式和壳式。心式生产量占95%,壳式只占5%

心式与壳式互无压倒性的优点,只是心式工艺简单一些,因而为大多数厂家采用,而壳式结构与工艺都要复杂一些,只有传统性工厂采用,而壳式结构与工艺都要复杂一些,只有传统性工厂采用。壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜于山区水电站的运输,因而仍有其生命力。

2)国内  解放前我国只能生产配电变压器,最高电压、最大容量为33kV2000kVA。随着国家几个五年计划,建设了沈阳变压器厂为主的专业生产厂,到“八五”末,建立了一批大中小型骨干工厂,形成了我国自己的变压器行业。我国沈阳变压器厂、西安变压器厂、保定变压器厂均已成批生产500kV级电力变压器,在500kV系统内运行,最长的已超过17年,经过十几年的不断改进,其运行指标与进口变压器完全相当,总产量达150GVA

3)组件

 套管。国外原全苏电瓷厂(现在乌克兰境内)已生产供应1150kV电容式套管,日本NGK已生产供应1100kV电容式套管。

我国南京电瓷厂、西安电瓷厂可成批量供应500kV电容式套管,南京电瓷厂20世纪70年代(以下年代均指20世纪)末已试制成功750kV套管。

 有载分接开关。德国MR分接开关厂是世界著名工厂,已做出了一系列有载分接开关,如V型、M型,供应世界各国,国产变压器及国内进口变压器已装用多台V型及M型开关,运行上基本可靠。

70年代我国也引起了MR技术,在消化的基础上,遵义长征电器厂早已做出了V型与M型分接开关,沈阳变压器厂也能生产。其产品已在国内众多的变压器上应用,运行证明也是可靠的。

 冷却器。国外风、水冷却器和片式散热器都有,但水冷却器用得不多。风冷为板翅式,由专业工厂钎焊,用料少、冷却效率高。

我国这三种冷却器都有。水冷却器也只在部分水电站用。风冷却器为肋管式,制造工艺简单,效率尚可,只是与板翅式相比,体积大、用料多。我们也曾对板翅式作过科研,具备了设计数据,只因生产工艺复杂未能投产。

2. 配电变压器

1)国外  国外配电变压器容量到2500kVA,有三种铁心型式:圆形与椭圆形的叠铁芯及卷铁芯。圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0(铁心柱的间距)小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的(少数)与波纹式的(大多数)。

另外,美洲用三相四线制供电,多用单相变压器,这种供电制线路损耗小,运行经济,但变压器因多为单相(油浸式单相占3/4,干式单相占不到10%),用料用工较三相多。

2)国内  我国因供电制与欧洲一样,历来只做三相变压器,目前配电变压器主要产品为新S11型,国家标准电压等级10KV容量到2500kVA。新S11有较好的经济指标(与国外不相上下),也有很高的可靠性,做了800台产品的短路试验,从试制鉴定到目前已有400家工厂取得生产资格。有约300家工厂生产波纹式油箱,运行的新S11约占25%

3. 干式变压器

1)国外  环氧树脂浇注干式变压器(简称干变),国外从60年代生产,技术日趋成熟。这种变压器有:带填料的(石英粉)、纯树脂的、绕包的,各种工艺、结构并存。据德国一位专家谈,电压最大到36kV,容量可达30MVA。德国一家工厂,年生产量在2000MVA以上。

美国配电市场干变年产38万台(28336MVA),油浸式变压器148万台(68150MVA),干变台数占20%,容量占30%

欧洲配电油浸式变压器总有量<2500kVA200万台,>2500kVA160万台;干变总有量40万台,占10%

2)国内  浇注式干式变压器科研工作开始比较早,70年代中期即生产船用160kVA变压器,成批生产还是在80年代末,目前带填料、纯树脂、绕包的3种均生产,而以纯树脂的占多数,最大容量做到1620MVA/35kV,再加吹风可提高50%容量即2430MVA

特别应该提出的是国内1999年末已研制成功单相DCZ9 10.5MVA/110kV干式变压器,这是迄今为止,世界上生产的最高电压等级的干式变压器,可以为电力系统提供一种新型防火灾变压器。其后组成了三相SCZ-X31.5MVA/110kV,已于20009月在运行情况良好。

从众多配电变压器看,其技术经济指标已与国外处于同一水平。此外,国内还为长江三峡配套“九五”国家重点科研项目,试制成功DC9-3000/20/3干式励磁变压器,已通过鉴定,达到世界水平。

4. 非晶合金变压器  美国GECooper公司生产非晶合金变压器。非晶损耗只有冷轧硅钢片铁损的1/6,是一种优良的节能产品,由于其饱和磁密只有1.3T,即其铁心比冷轧硅钢片重30%,又由于要组成单相,或三相5柱式,铁心还要增大,相应的铜线也要增多,体积也大,而非晶单价比硅钢片贵得多(2.73.0倍),所以总售价要比普通配电变压器贵一倍。由于损耗特低,计算10年变电成本,二者大体相当。沈阳变压器研究所进行了开发设计,按该所图纸图内亦有国内6家工厂于1996年试制成功,以后也有一些生产,但产量不大,发展前景还是会有的。

5. 难燃油变压器

1)国外  国外已生产了石油类、脂类、硅油类难燃油变压器(分别占45%10%45%),据不完全统计,总量已达10GVA,分布在各大洲使用。这类油燃点均在300℃以上,符合国际上对难燃油的要求,其最大容量为60kV15MVA

2)国内  国内高压电器厂于1988年试制了S12200kVAFFormel NF)不燃油变压器,国内变压器厂于1985年试制了地铁使用的硅油变压器315kVA,沈阳变压器厂于1989年试制了Midel7131难燃油变压器630kVA。由于油源价高(为进口)、原料不畅,以后未再生产。

沈阳变压器研究所于20004月与美国DSI公司签约,生产β油SRZ9110kV31500kVA电力变压器与SR910kV5001600kVA配电变压器,5月份已完成设计,DSI公司供油,2000年内已完成试制,并经鉴定,这为我国开发一种防火灾的电力与配电变压器,售价约高1倍,预计有一定的市场。

6. SF6变压器  日本是当今生产SF6变压器最多的国家,三菱、东芝、日立、富士均能生产,前三家生产过275kV300MVA SF6变压器,在日本使用。这四家均有产品进入我国,主要为110kV31.563MVA。以63MVA为例,为强气(SF6)风冷,总重78t,本体SF6450kg,年漏气率≤1%(即允许漏4.5kg),装在北京、深圳、上海的地下、地上变电站运行。

国内已生产10kV SF6的变压器系列1001000kVA100台,目前还在继续生产。对110kV级产品,有关厂、所正在考虑中。

SF6变压器,世界上有两种观点,一种认为可用,对环境无大影响;一种认为不能用,对环保有影响。世界上尚无定论,对其发展与否尚在探讨中,应慎重研究。

7. 组合式变电站与组合式变压器

1)国外  欧洲从60年代起即生产2436kV组合式变电站,即是将常规变电站的高压开关设备、配电变压器、低压开关设备组合在一起供电。它具有体积小、占地面积小、价格低、供电快以及实用、美观、经济等优点,在欧洲占有广泛的市场。

在美洲,由于供、用电制的特点,则生产10kV插拔式变压器,它是将简单的高压负荷开关、熔断器装于变压器箱体内而用电缆插入供电,并带避雷器,具有简单的高压保护,在低压侧则只有4个端子头,优点是体积小、价位低,在美洲供电占90%

2)国内  组合式变压器国产化后将高压开关热稳定电流12kA提高到16kA,有利于环网供电。对10kV插拔式变压器也有一些改进,有的配了低压柜等,方便用户。这两类产品由于使用量大、面广,已逐步在取代传统低压变电所。 

变压器技术与产品发展趋势及市场预测

    1. 发展趋势  变压器行业是一个相对老的行业,其技术与产品是成熟与完善的。在第二次世界大战以后,由于用电量的骤增,材料工业的进步,变压器的容量大增,其产品品种和技术可以说有了重大的变革,但因其基本原理未变,还不会产生革命性的变化。今后20年内:

1)变压器类产品的技术经济指标将愈趋先进,非晶合金将在配变范围内逐步取代传统硅钢片;

2)组合式变压器和全自保护变压器(CSP)在配变范围内所占的比例会逐年增加;

3)难燃油变压器不久将在国内生产推广;

4)三峡500kV840MVA主变将在下一个十年工程中生产出来,其交流变电容量将达24750MVA

5750kV级西北系统及变压器将在2005年出现;

6)±500kV换流变压器将有一定的生产;

7)百万伏级系统及其变压器将在我国21世纪20年代内出现。

在下个20年左右,超导用于变压器生产在技术、经济上将是可行的。

2. 市场预测  2000年末我国装机容量已达316GW,未来经济年增长速度将达7%8%,装机容量也不会低,到2015年预计装机容量将达550GW。按上述发展趋势,可以大致认为:

1)组合式变电站及组合式变压器将会有更大量的要求;

2)难燃油变压器在国内将有市场,SF6变压器在国际上未有最终定论之前其发展不会没有疑义,生产推广要受限;

3500kV电力变压器会有更多的需要;

4)±500kV换流变压器将有一定的生产;

5750kV电力变压器将有20GVA市场;

6)干式变压器将随着用电量的增长而增长,增长幅度会达到20%,配电变压器也会有所发展。


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