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我國變壓器發展趨勢分析

2017-09-11

  電力變壓器是發、輸、變、配電系統中的重要設備之一,它的性能、質量直接關系到電力系統運行的可靠性和運營效益。


  一、電力變壓器品種


  (一)配電變壓器我國中小型配電變壓器*初是以絕緣油為絕緣介質發展起來的;進入20世紀90年代,干式變壓器在我國才有了很快的發展。


  (1)油浸式配電變壓器S9系列配電變壓器,S11系列配電變壓器,卷鐵心配電變壓器,非晶合金鐵心變壓器。為了使變壓器的運行更加完全、可靠,維護更加簡單,更廣泛地滿足用戶的需要,近年來油浸式變壓器采用了密封結構,使變壓器油和周圍空氣完全隔絕,從而提高了變壓器的可靠性。目前,主要密封形式有空氣密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型變壓器的市場占有率越來越高,它在絕緣油體積發生變化時,由波紋油箱壁或膨脹式散熱器的彈性變形做補償。


  (2)干式變壓器干式變壓器由于結構簡單,維護方便,又有防火、難燃等特點,我國從20世紀50年代末即已開始生產,但近10來年才開始大批量生產。干式變壓器種類很多,主要有浸漬絕緣干式變壓器和環氧樹脂絕緣干式變壓器兩類。


  (二)箱式變壓器箱式變壓器具有占地少,能伸入負荷中心,減少線路損耗,提高供電質量,選位靈活,外形美觀等特點,目前在城市10Kv、35kV電網中大量應用。我國目前所使用的箱式變壓器,主要是歐式箱變和美式箱變,前者變壓器作為一個單獨的部件,即高壓受電部分、配電變壓器、低壓配電部分三位一體。后者結構分為前后兩部分,前部分為接線柜,后部分為變壓器油箱,繞組、鐵心、高壓負荷開關、插入式熔斷器、后備限流熔斷器等元器件均放置在油箱體內。目前有些廠家,已將卷鐵心變壓器移置到箱式變壓器中,使箱式變壓器體積和質量都有所減小,實現了**、節能和低噪聲級。


  (三)高壓、超高壓電力變壓器目前,我國已具備了110kV、220kV、330kV和500kV高壓、超高壓變壓器生產能力。超高壓變壓器的絕緣介質仍以絕緣油為主,根據電網發展的需要,變壓器的生產技術正在不斷提高。SF6氣體絕緣高壓、超高壓變壓器正在研究開發。


  二、制造水平總體講,我國電力變壓器技術處于國際20世紀90年代初的水平,少量的處于世界20世紀90年代末的水平,與國外先進國家相比,還存在一定的差距。


  1、鐵心材料20世紀70年代,武漢鋼鐵公司在引進消化吸收日本冷軋硅鋼片制造技術生產冷軋硅鋼片的基礎上,于20世紀90年代又引進了日本高導磁晶粒向冷軋硅鋼片(HI-B)制造技術,制造出了節能效果更好的電力變壓器鐵心材料。但是由于產品數量不能滿足需求及生產工藝兩方面的問題,仍然要從日本、俄羅斯以及西歐等國進口部分冷軋硅鋼片。在研制配電變壓器鐵心用非晶合金材料方面,我國于20世紀90年代初曾由原機械部、原冶金部、原電力部、國家計委、國家經貿委、原國家科委組成了專門工作組,對非晶合金鐵心材料和非晶合金鐵心變壓器的設計和制造工藝開展了深入研究,研制的非晶合金鐵心材料基本達到原計劃指標的要求,并于1994年試制出電壓10kV、容量160~500kVA的配電變壓器,經電力用戶試用表明,基本達到實用化的要求。


  但對非晶合金材料制造工藝仍需進一步改進,才能達到批量生產的要求。1998年,上海置信公司引進了美國GE公司的制造技術,用美國非晶合金材料生產了非晶合金鐵心變壓器,目前已能生產電壓10kV、容量50~2500kVA、空載損耗34~700W之間、負載損耗在870~21500W之間的非晶合金鐵心變壓器,而且已將此種材料應用于環氧樹脂干式變壓器上,進一步促進了我國非晶合金鐵心變壓器制造水平的提高。我國已有一些變壓器廠家應用引進非晶合金材料鐵心制造出的產品投入電網運行。


  2、工裝設備20世紀80年代以前,我國變壓專用設備技術水平,整體上是比較低的,除繞線設備有專業生產廠生產外,其余絕大部分都是企業自制的比較簡單的設備,只有少數幾家有簡易的鐵心加工縱剪線。進入20世紀80年代變壓器行業開始引進國外先進的專用關鍵設備,如鐵心縱剪線、低頻電熱燥系統等。到20世紀90年代,由于干式變壓器的大力推廣,引進了一批環氧澆注設備和箔式繞線機,幾個大型生產廠還引進了絕緣件加工中心,使我國變壓器生產工裝裝備水平大大提高。國內一些專用設備廠家經過消化吸收,也開發了縱、橫間生產線等專用設備,這些國產專用設備,其功能及主要技術參數基本達到或接近國際水平,對保證我國變壓器產品量,提高變壓器的技術性能,提高生產效率起到了至關重要的作用。


  3、變壓器工藝設計近20年,對110kV及以下電壓等級的油浸變壓器進行了不少優化設計,已逐步取代了64、73、79、86等標準,目前推行的是20世紀90年代后期的99標準,形成了節能變壓器的新系列,使各種損耗進一步降低,替代了高能耗產品的生產。1998年國家又進一步明確,在電網中運行的64系列、73系列老舊變壓器必須淘汰更新,按1979年標準生產的S7型變壓器也必須停止生產。1998~2001年的城鄉電網建設改造中大力推行的S9型配電變壓器,符合1999年國家標準。2000年開始,在兩網建設改造中還使用了卷鐵心變壓器。


  在干式變壓器中,在自主開發的基礎上,引進了德國、瑞士、意大利、葡萄牙等國多家公司的有關10kV、35kV干式變壓器系列的設計、制造等多種技術,并早已批量生產10kV、35kV干式變壓器,目前可生產**電壓等級為110kV、單相容量為1.05萬kVA的干式變壓器,產品質量已達到引進的國外同類產品的技術水平。


  在高壓、超高壓設計方面,除開展了科技攻關、自主開發外,在進入20世紀80年代以來還先后引進了日立、東芝、ABB、**、西門子等公司的制造技術。目前在超高壓500kV變壓器制造中,從*初的大部分依賴進口,發展到如今可與進口產品具有相當競爭能力的產品。隨著三峽工程的建設需要,引進的西門子公司變壓器制造技術,在三峽水電站左岸應用的84kVA三相變壓器制造中,我國已同外商合作,每臺承擔30%左右的制造份額;對于西門子公司設計、制造技術的關鍵部分已能完全掌握,三峽右岸所用變壓器的制造,應用西門子技術,要求做到由國內承制,為參加投標創造了條件。


  這一切都表明,改革開放以后,在電力變壓器的科技攻關、技術引進、消化吸收、科技創新等方面都取得了積極的成效;對掌握各種類型變壓器的制造技術,提高產品性能,提高產品質量,縮短產品開發周期,擴大產品產量,增加產品品種都發揮了積極作用。


  制造企業通過多年的基本建設和技術改造,使電力變壓器行業有了較大改觀,我國變壓器制造業將逐步接近世界先進水平。4、生產能力隨著電力工業的發展,國內電力變壓器廠家按計劃需求進行了建設和改造。據不完全統計,全國電力變壓器生產廠家約有2000個,據“八五”末期對900個有規模的生產廠家統計,每年生產變壓器的容量約1.5億kVA;2000年共生產各種變壓器30多萬臺,容量約1.8億kVA(其中10kV、35kV電壓級占總臺數的90%以上),相當于世界總產量的1/5以上。可以說,中國是世界上電力變壓器的生產大國,也是應用電力變壓器的大國。國內有500kV級生產能力的廠家7家,其中能批量生產的有5家,年生產能力已超過3000萬kVA,*近兩年大約每年生產2000萬kVA容量,占總產量的11%左右;能生產220kV級的廠家有25家左右,*近兩年大約每年生產3000萬kVA,占總容量的近18%;能生產110kV級的廠家有100家左右,*近兩年每年大約生產1000臺,3000萬kVA容量,亦占總容量的近18%,其中年產100臺以上的廠家有新疆特變電工、衡變、沈變、保變、華鵬等5家;生產干式配電變壓器的廠家約有100家,生產能力在100kVA以上的廠家有順德、金鄉、許繼、華鵬等4家。


  據2000年統計,全國共生產干變1600萬kVA占電力變壓器總產量的近9%(全國生產干變能力為3000萬kVA);生產SF6絕緣介質變壓器的廠家有3家,主要是生產10kV電壓等級的產品,且產量很少,更高電壓等級的正在開發。適應城網及住宅小區要求,地埋變壓器也有一些廠家開始生產;生產箱式變壓器的廠家很多,據不完全統計約有600個廠家,年生產約7000臺,其中年生產量200臺以上的約有20家。


  電子變壓器需求旺盛近年來,電子變壓器技術發展目標是輕量、**、高密度,片式化產品也將獲得進一步發展。由于家用電器以及電子設備的不斷發展,對低壓電子變壓器的需求量越來越大,因此,高清晰度電視和高頻顯示器用回掃變壓器成為生產企業關注的主要領域,其中無環回掃變壓器的需求量將有較大的增長;高頻、低損耗、小尺寸、低價位的電源變壓器也將占有大量市場;高壓電源變壓器市場前景令人鼓舞。


  目前,世界電子變壓器的市場規模基本維持在60億~70億美元左右,占世界電子元件市場總量的7.5%左右。其中日本的生產與消費分別占世界市場的43%和40%左右,美國的生產與消費分別占17%和22%左右,亞洲其他國家和地區的生產與消費占有率急速上升,分別在13%和8%左右。


  我國加入WTO以來,國內電子變壓器市場競爭基本處于平穩狀態,沒有受到較大沖擊,這是因為電子變壓器產品屬于勞動密集型和以用戶要求定制生產為主的產品。品種規格多,生產批次多、量大,因此不適宜自動化、規模化大生產。隨著市場競爭的日趨激烈,為了減低成本,生產正向低勞務成本地區轉移。


  目前,我國電子變壓器生產呈現以下特點:


  ——中頻變壓器產量大、價格低,并以出口為主,出口帶動其快速發展。目前我國電子系統內企業中頻變壓器的行業平均價格為0.626元/只,但多數企業的平均出廠價在0.20~0.30元/只之間,高者在1元/只左右。


  由于產品主要是出口,其價格也完全是由國際市場決定。


  隨著數字音頻電子產品的日益普及和更廣泛地采用集成電路,新款式彩電已不再使用音頻變壓器,音頻變壓器市場份額在不斷下降。


  ——電源變壓器市場需求旺盛。電源變壓器是勞動密集型產品,并以用戶定制生產為主,近幾年來國內外市場需求旺盛,成為發展迅速的熱門產品。據統計,近年我國臺灣省電源變壓器的生產預計增長50%,香港地區將增長20%,而印度將增長25%。通信、計算機、消費類電子產品是其三大主力市場,其中通信需求的增長將起很大的推動作用,現全球電源變壓器年需求已超過百億美元,并向表面安裝、高功率和高壓方面發展。


  日本LCD和CD用的6×6.6×3.5mm,游戲機和調諧器用的2.6×5×277mm系列表面安裝電源變壓器,生產仍向低勞動成本地區轉移,給國內生產發展帶來了良好機遇。——回掃變壓器生產過剩。目前,全球彩色電視接收機需求下降已嚴重地影響了亞洲回掃變壓器產量。我國臺灣回掃變壓器現大約有6家制造商,而絕大部分已將生產基地轉移到祖國大陸。


  由于回掃變壓器是一個勞動密集型產品,要在臺灣生產是較困難的,加之LCD監視器不用回掃變壓器,而其發展正在**于CRT監視器,因此,大陸企業開始生產LCD監視器用的變換器。臺灣回掃變壓器產品的發展注重兩方面工作:


  一是開發短頸CRT用的小型回掃變壓器;


  二是增強質量意識,大部分制造商已將獲得UL、CSA、VDE、CE、EMI和TCO之類認證作為提高產品質量的一個主要目標。


  目前,日本回掃變壓器已呈現供應過剩情況,主要原因是由于日本公司的中國工廠供應過量。隨著大量投資進入中國大陸的回掃變壓器企業,供應過剩形勢還將繼續,預計這一形勢還將持續一個時期。由于傳統的電視接收機和PC機監視器用的回掃變壓器價格下降,日本制造商正致力于增值產品生產,如投影電視用的回掃變壓器。為了避免價格競爭,大多數廠商已轉向高檔產品市場,如日本媒體電子公司已將重點轉向HDTV接收機和高分辨率監視器用的高檔回掃變壓器。制造商為保持其國際競爭力,正在積極利用其技術優質開發高檔產品。JVC公司已開發了一種綜合高壓設計技術和控制電路的回掃變壓器,從而改變了產品性能,同時又降低了生產成本。如HRCM11是一種用于脈沖寬帶調制系統的雙聚焦型回掃變壓器,它裝有高壓控制電路,其水平掃描頻率高達120kHz。


  在PC監視器市場上,日立公司已推出了用于CAD/CAM領域的超高分辨率監視器用的回掃變壓器,其水平掃描頻率達130kHz,采用一個以聚焦電位器進行動態聚焦調制。大多數公司將研制目標放在開發低損耗回掃變壓器方面,以供節能電視接收機使用,為此取代回掃變壓器中傳統繞線圈的技術開發工作也正在進行之中。


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