淺談干式變壓器的發(fā)展趨勢
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【關(guān)鍵詞】趨勢,發(fā)展,變壓器,干式,損耗
為了降低損耗，采取了一系列措施，如：選購優(yōu)質(zhì)低耗的晶粒取向冷軋硅銅片；先進(jìn)的硅鋼片剪切線；階梯步迭鐵心接縫；合理的鐵心、線圈結(jié)構(gòu)；不迭上輒等先進(jìn)工藝以及計(jì)算機(jī)三維優(yōu)化設(shè)計(jì)等，使其新系列產(chǎn)品損耗值達(dá)到世界先進(jìn)水平：SC(B)10新系列比現(xiàn)行國標(biāo)《干式變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》(GB／T10228)空載損耗PO下降33％，負(fù)載損耗平均下降15％，總損耗平均下降約19％。
經(jīng)比較可見：國產(chǎn)干式變壓器新系列產(chǎn)品損耗值已達(dá)到世界先進(jìn)水平，國產(chǎn)干變在世人關(guān)注的空載損耗PO方面具有明顯的品質(zhì)優(yōu)勢。
然而，值得注意的是，在相同原材料的情況下，苛求更低的損耗值是不盡合理的。此時(shí)，空載損耗的降低將導(dǎo)致用鐵(硅鋼片)量增加；負(fù)載損耗的降低將導(dǎo)致用銅量增加。收益與付出之利弊是需要精心權(quán)衡比較的。
1.2噪音水平
隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，環(huán)境保護(hù)顯得日益重要，變壓器的噪聲危害提上了議事日程。干變制造廠與科研院校密切配合，對噪聲產(chǎn)生的原因、機(jī)理進(jìn)行潛心研究，不斷深入求索，優(yōu)化樣品設(shè)計(jì)，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，終于取得了突破，并很快將科研新成果落實(shí)到產(chǎn)品上。十幾年來，更新了一代又一代產(chǎn)品，使干變噪聲大幅度下降。新系列配電變壓器已將其噪聲比現(xiàn)行國標(biāo)降低達(dá)10～20dB(A)：2500kVA及以下容量的配電變壓器，噪聲一般可控制在50dB(A)以內(nèi)；35kV特大容量如16000kVA電力變壓器通?？煽刂圃?0dB(A)左右。
可以這樣說，中國制造出的干變，已經(jīng)基本上解決了變壓器噪聲擾民的問題，同時(shí)，噪聲控制已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
1.3干式變壓器的類型
當(dāng)前，存在著以歐洲為代表的樹脂澆注干式變壓器(CRDT)及以美國為代表的浸漆型干式變壓器)(OVDT)兩種類型。我國及一些新興工業(yè)國家(如日、韓等)與歐洲相似，由早期采用浸漆式干變發(fā)展到采用樹脂真空澆注干變，該項(xiàng)技術(shù)在我國得以飛速發(fā)展。近來，有幾個(gè)廠家從國外引進(jìn)了用NOMEX紙作絕緣的浸漆式干變(OVDT)，因各方面的原因，尚未占據(jù)國內(nèi)較大市場。
環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器機(jī)械強(qiáng)度高，耐受短路能力強(qiáng)，防潮及耐腐蝕性能特別好，且局放小、運(yùn)行壽命長、損耗低、過負(fù)荷能力強(qiáng)，企業(yè)設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)豐富，產(chǎn)品具備高安全可靠性及良好的環(huán)保性能，尤其是運(yùn)行業(yè)績非常好，據(jù)變壓器行業(yè)統(tǒng)計(jì)，此樹脂真空澆注干變(CRDT)在我國市場占有率高達(dá)90%以上。
H級絕緣與F級絕緣的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，在外形、基本結(jié)構(gòu)方面極為相近。不同之處主要是采用H級絕緣環(huán)氧樹脂、導(dǎo)線匝間絕緣要用MOMEX紙包繞、部分線圈絕緣件要用NOMEX紙板制造。
1.4智能終端TTU
配電變壓器智能終端TTU是一種對變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制的自動化終端設(shè)備，它可采集變壓器電流、電壓、溫度等各種數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)可使變壓器與配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)相連，并上報(bào)變壓器的各種數(shù)據(jù)。讓電站管理人員可以準(zhǔn)確及時(shí)地掌握變壓器的運(yùn)行情況，為供電部門實(shí)時(shí)了解配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行線損分析、負(fù)荷預(yù)測，提高電壓合格率，優(yōu)化供電方案、配網(wǎng)規(guī)劃及用戶接口等業(yè)務(wù)提供科學(xué)依據(jù)，對提高配網(wǎng)供電可靠性以及系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平具有重要意義。
智能化節(jié)能型干式變壓器系由變壓器、傳感器、變壓器智能終端TTU、后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)四部分組成，它可按多種模式運(yùn)行?？蛻艨砂垂こ虒?shí)際情況，選擇功能模塊的組合。這樣一來，干變不僅具有傳統(tǒng)單一的電壓轉(zhuǎn)換和電能傳輸?shù)墓δ?，而且還可成為一種多功能智能化的電氣設(shè)備。
2未來發(fā)展
隨著干式變壓器在我國的不斷開拓創(chuàng)新和大量推廣應(yīng)用，國內(nèi)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)已達(dá)到世界一流水平，未來的干式變壓器預(yù)計(jì)將獲得進(jìn)一步發(fā)展。
2.1節(jié)能低噪
我國在損耗與噪聲研究及節(jié)能環(huán)保變壓器的制造上，已經(jīng)取得了可喜的成績，具備較高水平。然而，節(jié)能環(huán)保是變壓器研發(fā)的永恒課題，還有很多問題值得研究。例如：低損耗硅鋼片、階梯步迭鐵心接縫、箔式繞組結(jié)構(gòu)、噪聲研究的深入、環(huán)境保護(hù)要求、計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)等新材料、新工藝、新技術(shù)的引入及其發(fā)展，將使未來的干式變壓器更加節(jié)能，噪音更加低。然而，對于單純靠材料的投入來降低鐵損、銅損、噪聲，我們認(rèn)為是都是不可取的。
2.2高可靠性
電器產(chǎn)品，尤其是變壓器，其運(yùn)行可靠性是特別重要的。我國現(xiàn)已生產(chǎn)了數(shù)以萬計(jì)的干式變壓器，運(yùn)行在各個(gè)領(lǐng)域、各項(xiàng)重點(diǎn)工程、重大項(xiàng)目上，對產(chǎn)品可靠性的要求不言而喻。然而，現(xiàn)實(shí)情況是不容隱晦的。某些劣質(zhì)產(chǎn)品以低價(jià)推銷充斥市場，根本無可靠而言。因此，當(dāng)前干式變壓器的可靠性問題，嚴(yán)肅地?cái)[在干變研發(fā)制造者和干變使用者的面前。前者認(rèn)真制造出可靠性高的干式變壓器，后者一定要把產(chǎn)品的可靠性放在首位，而不要貪圖便宜！
我國干式變壓器已大量應(yīng)用于國家重點(diǎn)工程、重大項(xiàng)目上，十幾年來基本上沒有出現(xiàn)較大的事故，其可靠性是有口皆碑的。在電磁場理論及其計(jì)算、澆注工藝、熱點(diǎn)溫升、局放機(jī)理、質(zhì)保體系、可靠性工程等方面進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究，積極進(jìn)行可靠性認(rèn)證，進(jìn)一步提高干式變壓器的可靠性，將是人們的不懈追求，也是干變設(shè)計(jì)制造者長期的課題。
2.3環(huán)保特性認(rèn)證
有關(guān)人士在《環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器環(huán)保特性分析》一文中強(qiáng)調(diào)：“環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器是一種清潔環(huán)保的電力設(shè)備，其設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行、最終全過程均符合ISO14001及有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求。壽命終結(jié)后完全可拆解并回收有價(jià)材料，回收利用率可達(dá)90%以上。已有成熟的處理技術(shù)和設(shè)備用于分離澆注線圈中的導(dǎo)體和樹脂絕緣材料，拆解出的樹脂絕緣材料可綜合利用、燃燒(發(fā)電)或填埋處理等。”
2.4大容量
配電變壓器容量通常在2500kVA以下。目前，干式變壓器的研發(fā)生產(chǎn)以此為主。隨著城市用電負(fù)荷不斷增加，城網(wǎng)區(qū)域性變電所越來越深入城市中心區(qū)、居民小區(qū)、大中型廠礦等負(fù)荷中心，35kV大容量的區(qū)域供電干式電力變壓器將獲得廣泛應(yīng)用。目前，我國已經(jīng)生產(chǎn)了35kV，16000kVA和20000kVA等超大容量的干變(其中國有數(shù)臺是用MR開關(guān)進(jìn)行有載調(diào)壓的)，若工程需要，還可以設(shè)計(jì)制造出更大容量的各種各樣的干式變壓器。
2.5多功能組合及智能化
從只具單一變電功能的變壓器，向帶有強(qiáng)迫風(fēng)冷、保護(hù)外殼、功率計(jì)量、封閉母線、各種低壓側(cè)向出線、計(jì)算機(jī)接口等多功能組合式變壓器發(fā)展，到引入TTU智能化終端，具有數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)控制、狀態(tài)顯示等功能，從而使變壓器成為一種多功能智能化、隨時(shí)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的電力設(shè)備。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，變壓器將進(jìn)一步加速完善其智能化進(jìn)程。
2.6多領(lǐng)域發(fā)展
從以配電變壓器為主，向發(fā)電廠勵(lì)磁、廠用、軌道交通牽引整流、大電流電爐、核電站、船用、采油平臺用等特種變壓器及多用途多領(lǐng)域發(fā)展。
2.7多材料、多品種
環(huán)氧樹脂真空澆注干式變壓器占據(jù)著全球主導(dǎo)市場的局面，近期內(nèi)難以改變。
近年來順特等企業(yè)對Nomex H級絕緣、非晶合金等新材料、新工藝，做過一些產(chǎn)品研制，獲取了很多數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，并將進(jìn)一步在多領(lǐng)域做深入的研發(fā)。而未來材料科學(xué)、制造工藝的新發(fā)展，必將給變壓器設(shè)計(jì)制造技術(shù)提供新機(jī)遇、開創(chuàng)新紀(jì)元。
為了降低損耗，采取了一系列措施，如：選購優(yōu)質(zhì)低耗的晶粒取向冷軋硅銅片；先進(jìn)的硅鋼片剪切線；階梯步迭鐵心接縫；合理的鐵心、線圈結(jié)構(gòu)；不迭上輒等先進(jìn)工藝以及計(jì)算機(jī)三維優(yōu)化設(shè)計(jì)等，使其新系列產(chǎn)品損耗值達(dá)到世界先進(jìn)水平：SC(B)10新系列比現(xiàn)行國標(biāo)《干式變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》(GB／T10228)空載損耗PO下降33％，負(fù)載損耗平均下降15％，總損耗平均下降約19％。
經(jīng)比較可見：國產(chǎn)干式變壓器新系列產(chǎn)品損耗值已達(dá)到世界先進(jìn)水平，國產(chǎn)干變在世人關(guān)注的空載損耗PO方面具有明顯的品質(zhì)優(yōu)勢。
然而，值得注意的是，在相同原材料的情況下，苛求更低的損耗值是不盡合理的。此時(shí)，空載損耗的降低將導(dǎo)致用鐵(硅鋼片)量增加；負(fù)載損耗的降低將導(dǎo)致用銅量增加。收益與付出之利弊是需要精心權(quán)衡比較的。
1.2噪音水平
隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，環(huán)境保護(hù)顯得日益重要，變壓器的噪聲危害提上了議事日程。干變制造廠與科研院校密切配合，對噪聲產(chǎn)生的原因、機(jī)理進(jìn)行潛心研究，不斷深入求索，優(yōu)化樣品設(shè)計(jì)，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，終于取得了突破，并很快將科研新成果落實(shí)到產(chǎn)品上。十幾年來，更新了一代又一代產(chǎn)品，使干變噪聲大幅度下降。新系列配電變壓器已將其噪聲比現(xiàn)行國標(biāo)降低達(dá)10～20dB(A)：2500kVA及以下容量的配電變壓器，噪聲一般可控制在50dB(A)以內(nèi)；35kV特大容量如16000kVA電力變壓器通?？煽刂圃?0dB(A)左右。
可以這樣說，中國制造出的干變，已經(jīng)基本上解決了變壓器噪聲擾民的問題，同時(shí)，噪聲控制已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
1.3干式變壓器的類型
當(dāng)前，存在著以歐洲為代表的樹脂澆注干式變壓器(CRDT)及以美國為代表的浸漆型干式變壓器)(OVDT)兩種類型。我國及一些新興工業(yè)國家(如日、韓等)與歐洲相似，由早期采用浸漆式干變發(fā)展到采用樹脂真空澆注干變，該項(xiàng)技術(shù)在我國得以飛速發(fā)展。近來，有幾個(gè)廠家從國外引進(jìn)了用NOMEX紙作絕緣的浸漆式干變(OVDT)，因各方面的原因，尚未占據(jù)國內(nèi)較大市場。
環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器機(jī)械強(qiáng)度高，耐受短路能力強(qiáng)，防潮及耐腐蝕性能特別好，且局放小、運(yùn)行壽命長、損耗低、過負(fù)荷能力強(qiáng)，企業(yè)設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)豐富，產(chǎn)品具備高安全可靠性及良好的環(huán)保性能，尤其是運(yùn)行業(yè)績非常好，據(jù)變壓器行業(yè)統(tǒng)計(jì)，此樹脂真空澆注干變(CRDT)在我國市場占有率高達(dá)90%以上。
H級絕緣與F級絕緣的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，在外形、基本結(jié)構(gòu)方面極為相近。不同之處主要是采用H級絕緣環(huán)氧樹脂、導(dǎo)線匝間絕緣要用MOMEX紙包繞、部分線圈絕緣件要用NOMEX紙板制造。
1.4智能終端TTU
配電變壓器智能終端TTU是一種對變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制的自動化終端設(shè)備，它可采集變壓器電流、電壓、溫度等各種數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)可使變壓器與配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)相連，并上報(bào)變壓器的各種數(shù)據(jù)。讓電站管理人員可以準(zhǔn)確及時(shí)地掌握變壓器的運(yùn)行情況，為供電部門實(shí)時(shí)了解配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行線損分析、負(fù)荷預(yù)測，提高電壓合格率，優(yōu)化供電方案、配網(wǎng)規(guī)劃及用戶接口等業(yè)務(wù)提供科學(xué)依據(jù)，對提高配網(wǎng)供電可靠性以及系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平具有重要意義。
智能化節(jié)能型干式變壓器系由變壓器、傳感器、變壓器智能終端TTU、后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)四部分組成，它可按多種模式運(yùn)行?？蛻艨砂垂こ虒?shí)際情況，選擇功能模塊的組合。這樣一來，干變不僅具有傳統(tǒng)單一的電壓轉(zhuǎn)換和電能傳輸?shù)墓δ?，而且還可成為一種多功能智能化的電氣設(shè)備。
2未來發(fā)展
隨著干式變壓器在我國的不斷開拓創(chuàng)新和大量推廣應(yīng)用，國內(nèi)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)已達(dá)到世界一流水平，未來的干式變壓器預(yù)計(jì)將獲得進(jìn)一步發(fā)展。
2.1節(jié)能低噪
我國在損耗與噪聲研究及節(jié)能環(huán)保變壓器的制造上，已經(jīng)取得了可喜的成績，具備較高水平。然而，節(jié)能環(huán)保是變壓器研發(fā)的永恒課題，還有很多問題值得研究。例如：低損耗硅鋼片、階梯步迭鐵心接縫、箔式繞組結(jié)構(gòu)、噪聲研究的深入、環(huán)境保護(hù)要求、計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)等新材料、新工藝、新技術(shù)的引入及其發(fā)展，將使未來的干式變壓器更加節(jié)能，噪音更加低。然而，對于單純靠材料的投入來降低鐵損、銅損、噪聲，我們認(rèn)為是都是不可取的。
2.2高可靠性
電器產(chǎn)品，尤其是變壓器，其運(yùn)行可靠性是特別重要的。我國現(xiàn)已生產(chǎn)了數(shù)以萬計(jì)的干式變壓器，運(yùn)行在各個(gè)領(lǐng)域、各項(xiàng)重點(diǎn)工程、重大項(xiàng)目上，對產(chǎn)品可靠性的要求不言而喻。然而，現(xiàn)實(shí)情況是不容隱晦的。某些劣質(zhì)產(chǎn)品以低價(jià)推銷充斥市場，根本無可靠而言。因此，當(dāng)前干式變壓器的可靠性問題，嚴(yán)肅地?cái)[在干變研發(fā)制造者和干變使用者的面前。前者認(rèn)真制造出可靠性高的干式變壓器，后者一定要把產(chǎn)品的可靠性放在首位，而不要貪圖便宜！
我國干式變壓器已大量應(yīng)用于國家重點(diǎn)工程、重大項(xiàng)目上，十幾年來基本上沒有出現(xiàn)較大的事故，其可靠性是有口皆碑的。在電磁場理論及其計(jì)算、澆注工藝、熱點(diǎn)溫升、局放機(jī)理、質(zhì)保體系、可靠性工程等方面進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究，積極進(jìn)行可靠性認(rèn)證，進(jìn)一步提高干式變壓器的可靠性，將是人們的不懈追求，也是干變設(shè)計(jì)制造者長期的課題。
2.3環(huán)保特性認(rèn)證
有關(guān)人士在《環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器環(huán)保特性分析》一文中強(qiáng)調(diào)：“環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器是一種清潔環(huán)保的電力設(shè)備，其設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行、最終全過程均符合ISO14001及有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求。壽命終結(jié)后完全可拆解并回收有價(jià)材料，回收利用率可達(dá)90%以上。已有成熟的處理技術(shù)和設(shè)備用于分離澆注線圈中的導(dǎo)體和樹脂絕緣材料，拆解出的樹脂絕緣材料可綜合利用、燃燒(發(fā)電)或填埋處理等。”
2.4大容量
配電變壓器容量通常在2500kVA以下。目前，干式變壓器的研發(fā)生產(chǎn)以此為主。隨著城市用電負(fù)荷不斷增加，城網(wǎng)區(qū)域性變電所越來越深入城市中心區(qū)、居民小區(qū)、大中型廠礦等負(fù)荷中心，35kV大容量的區(qū)域供電干式電力變壓器將獲得廣泛應(yīng)用。目前，我國已經(jīng)生產(chǎn)了35kV，16000kVA和20000kVA等超大容量的干變(其中國有數(shù)臺是用MR開關(guān)進(jìn)行有載調(diào)壓的)，若工程需要，還可以設(shè)計(jì)制造出更大容量的各種各樣的干式變壓器。
2.5多功能組合及智能化
從只具單一變電功能的變壓器，向帶有強(qiáng)迫風(fēng)冷、保護(hù)外殼、功率計(jì)量、封閉母線、各種低壓側(cè)向出線、計(jì)算機(jī)接口等多功能組合式變壓器發(fā)展，到引入TTU智能化終端，具有數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)控制、狀態(tài)顯示等功能，從而使變壓器成為一種多功能智能化、隨時(shí)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的電力設(shè)備。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，變壓器將進(jìn)一步加速完善其智能化進(jìn)程。
2.6多領(lǐng)域發(fā)展
從以配電變壓器為主，向發(fā)電廠勵(lì)磁、廠用、軌道交通牽引整流、大電流電爐、核電站、船用、采油平臺用等特種變壓器及多用途多領(lǐng)域發(fā)展。
2.7多材料、多品種
環(huán)氧樹脂真空澆注干式變壓器占據(jù)著全球主導(dǎo)市場的局面，近期內(nèi)難以改變。
近年來順特等企業(yè)對Nomex H級絕緣、非晶合金等新材料、新工藝，做過一些產(chǎn)品研制，獲取了很多數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，并將進(jìn)一步在多領(lǐng)域做深入的研發(fā)。而未來材料科學(xué)、制造工藝的新發(fā)展，必將給變壓器設(shè)計(jì)制造技術(shù)提供新機(jī)遇、開創(chuàng)新紀(jì)元。