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我国变压器最新的发展趋势及现状

时间:2014-1-6 14:05:43 点击:1766

我国变压器最新的发展趋势及现状

电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一,它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。

一、电力变压器品种

(一)配电变压器我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的;进入20世纪90年代,干式变压器在我国才有了很快的发展。

(1)油浸式配电变压器S9系列配电变压器,S11系列配电变压器,卷铁心配电变压器,非晶合金铁心变压器。为了使变压器的运行更加完全、可靠,维护更加简单,更广泛地满足用户的需要,近年来油浸式变压器采用了密封结构,使变压器油和周围空气完全隔绝,从而提高了变压器的可靠性。目前,主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高,它在绝缘油体积发生变化时,由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿。

(2)干式变压器干式变压器由于结构简单,维护方便,又有防火、难燃等特点,我国从20世纪50年代末即已开始生产,但近10来年才开始大批量生产。干式变压器种类很多,主要有浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类。

(二)箱式变压器箱式变压器具有占地少,能伸入负荷中心,减少线路损耗,提高供电质量,选位灵活,外形美观等特点,目前在城市10Kv、35kV电网中大量应用。我国目前所使用的箱式变压器,主要是欧式箱变和美式箱变,前者变压器作为一个单独的部件,即高压受电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体。后者结构分为前后两部分,前部分为接线柜,后部分为变压器油箱,绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。目前有些厂家,已将卷铁心变压器移置到箱式变压器中,使箱式变压器体积和质量都有所减小,实现了高效、节能和低噪声级。

(三)高压、超高压电力变压器目前,我国已具备了110kV、220kV、330kV和500kV高压、超高压变压器生产能力。超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主,根据电网发展的需要,变压器的生产技术正在不断提高。SF6气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发。

二、制造水平总体讲,我国电力变压器技术处于国际20世纪90年代初的水平,少量的处于世界20世纪90年代末的水平,与国外先进国家相比,还存在一定的差距。

1、铁心材料20世纪70年代,武汉钢铁公司在引进消化吸收日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片的基础上,于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片(HI-B)制造技术,制造出了节能效果更好的电力变压器铁心材料。但是由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面的问题,仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。在研制配电变压器铁心用非晶合金材料方面,我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委组成了专门工作组,对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器的设计和制造工艺开展了深入研究,研制的非晶合金铁心材料基本达到原计划指标的要求,并于1994年试制出电压10kV、容量160~500kVA的配电变压器,经电力用户试用表明,基本达到实用化的要求。

但对非晶合金材料制造工艺仍需进一步改进,才能达到批量生产的要求。1998年,上海置信公司引进了美国GE公司的制造技术,用美国非晶合金材料生产了非晶合金铁心变压器,目前已能生产电压10kV、容量50~2500kVA、空载损耗34~700W之间、负载损耗在870~21500W之间的非晶合金铁心变压器,而且已将此种材料应用于环氧树脂干式变压器上,进一步促进了我国非晶合金铁心变压器制造水平的提高。我国已有一些变压器厂家应用引进非晶合金材料铁心制造出的产品投入电网运行。

2、工装设备20世纪80年代以前,我国变压专用设备技术水平,整体上是比较低的,除绕线设备有专业生产厂生产外,其余绝大部分都是企业自制的比较简单的设备,只有少数几家有简易的铁心加工纵剪线。进入20世纪80年代变压器行业开始引进国外先进的专用关键设备,如铁心纵剪线、低频电热燥系统等。到20世纪90年代,由于干式变压器的大力推广,引进了一批环氧浇注设备和箔式绕线机,几个大型生产厂还引进了绝缘件加工中心,使我国变压器生产工装装备水平大大提高。国内一些专用设备厂家经过消化吸收,也开发了纵、横间生产线等专用设备,这些国产专用设备,其功能及主要技术参数基本达到或接近国际水平,对保证我国变压器产品量,提高变压器的技术性能,提高生产效率起到了至关重要的作用。

3、变压器工艺设计近20年,对110kV及以下电压等级的油浸变压器进行了不少优化设计,已逐步取代了64、73、79、86等标准,目前推行的是20世纪90年代后期的99标准,形成了节能变压器的新系列,使各种损耗进一步降低,替代了高能耗产品的生产。1998年国家又进一步明确,在电网中运行的64系列、73系列老旧变压器必须淘汰更新,按1979年标准生产的S7型变压器也必须停止生产。1998~2001年的城乡电网建设改造中大力推行的S9型配电变压器,符合1999年国家标准。2000年开始,在两网建设改造中还使用了卷铁心变压器

在干式变压器中,在自主开发的基础上,引进了德国、瑞士、意大利、葡萄牙等国多家公司的有关10kV、35kV干式变压器系列的设计、制造等多种技术,并早已批量生产10kV、35kV干式变压器,目前可生产最高电压等级为110kV、单相容量为1.05万kVA的干式变压器,产品质量已达到引进的国外同类产品的技术水平。

在高压、超高压设计方面,除开展了科技攻关、自主开发外,在进入20世纪80年代以来还先后引进了日立、东芝、ABB、三菱、西门子等公司的制造技术。目前在超高压500kV变压器制造中,从最初的大部分依赖进口,发展到如今可与进口产品具有相当竞争能力的产品。随着三峡工程的建设需要,引进的西门子公司变压器制造技术,在三峡水电站左岸应用的84kVA三相变压器制造中,我国已同外商合作,每台承担30%左右的制造份额;对于西门子公司设计、制造技术的关键部分已能完全掌握,三峡右岸所用变压器的制造,应用西门子技术,要求做到由国内承制,为参加投标创造了条件。

这一切都表明,改革开放以后,在电力变压器的科技攻关、技术引进、消化吸收、科技创新等方面都取得了积极的成效;对掌握各种类型变压器的制造技术,提高产品性能,提高产品质量,缩短产品开发周期,扩大产品产量,增加产品品种都发挥了积极作用。

制造企业通过多年的基本建设和技术改造,使电力变压器行业有了较大改观,我国变压器制造业将逐步接近世界先进水平。4、生产能力随着电力工业的发展,国内电力变压器厂家按计划需求进行了建设和改造。据不完全统计,全国电力变压器生产厂家约有2000个,据“八五”末期对900个有规模的生产厂家统计,每年生产变压器的容量约1.5亿kVA;2000年共生产各种变压器30多万台,容量约1.8亿kVA(其中10kV、35kV电压级占总台数的90%以上),相当于世界总产量的1/5以上。可以说,中国是世界上电力变压器的生产大国,也是应用电力变压器的大国。国内有500kV级生产能力的厂家7家,其中能批量生产的有5家,年生产能力已超过3000万kVA,最近两年大约每年生产2000万kVA容量,占总产量的11%左右;能生产220kV级的厂家有25家左右,最近两年大约每年生产3000万kVA,占总容量的近18%;能生产110kV级的厂家有100家左右,最近两年每年大约生产1000台,3000万kVA容量,亦占总容量的近18%,其中年产100台以上的厂家有新疆特变电工、衡变、沈变、保变、华鹏等5家;生产干式配电变压器的厂家约有100家,生产能力在100kVA以上的厂家有顺德、金乡、许继、华鹏等4家。

据2000年统计,全国共生产干变1600万kVA占电力变压器总产量的近9%(全国生产干变能力为3000万kVA);生产SF6绝缘介质变压器的厂家有3家,主要是生产10kV电压等级的产品,且产量很少,更高电压等级的正在开发。适应城网及住宅小区要求,地埋变压器也有一些厂家开始生产;生产箱式变压器的厂家很多,据不完全统计约有600个厂家,年生产约7000台,其中年生产量200台以上的约有20家。

电子变压器需求旺盛近年来,电子变压器技术发展目标是轻量、高效、高密度,片式化产品也将获得进一步发展。由于家用电器以及电子设备的不断发展,对低压电子变压器的需求量越来越大,因此,高清晰度电视和高频显示器用回扫变压器成为生产企业关注的主要领域,其中无环回扫变压器的需求量将有较大的增长;高频、低损耗、小尺寸、低价位的电源变压器也将占有大量市场;高压电源变压器市场前景令人鼓舞。

目前,世界电子变压器的市场规模基本维持在60亿~70亿美元左右,占世界电子元件市场总量的7.5%左右。其中日本的生产与消费分别占世界市场的43%和40%左右,美国的生产与消费分别占17%和22%左右,亚洲其他国家和地区的生产与消费占有率急速上升,分别在13%和8%左右。

我国加入WTO以来,国内电子变压器市场竞争基本处于平稳状态,没有受到较大冲击,这是因为电子变压器产品属于劳动密集型和以用户要求定制生产为主的产品。品种规格多,生产批次多、量大,因此不适宜自动化、规模化大生产。随着市场竞争的日趋激烈,为了减低成本,生产正向低劳务成本地区转移。

目前,我国电子变压器生产呈现以下特点:

——中频变压器产量大、价格低,并以出口为主,出口带动其快速发展。目前我国电子系统内企业中频变压器的行业平均价格为0.626元/只,但多数企业的平均出厂价在0.20~0.30元/只之间,高者在1元/只左右。

由于产品主要是出口,其价格也完全是由国际市场决定。 
随着数字音频电子产品的日益普及和更广泛地采用
集成电路,新款式彩电已不再使用音频
变压器,音频变压器市场份额在不断下降。

——电源变压器市场需求旺盛。电源变压器是劳动密集型产品,并以用户定制生产为主,近几年来国内外市场需求旺盛,成为发展迅速的热门产品。据统计,近年我国台湾省电源变压器的生产预计增长50%,香港地区将增长20%,而印度将增长25%。通信、计算机、消费类电子产品是其三大主力市场,其中通信需求的增长将起很大的推动作用,现全球电源变压器年需求已超过百亿美元,并向表面安装、高功率和高压方面发展。

日本LCD和CD用的6×6.6×3.5mm,游戏机和调谐器用的2.6×5×277mm系列表面安装电源变压器,生产仍向低劳动成本地区转移,给国内生产发展带来了良好机遇。——回扫变压器生产过剩。目前,全球彩色电视接收机需求下降已严重地影响了亚洲回扫变压器产量。我国台湾回扫变压器现大约有6家制造商,而绝大部分已将生产基地转移到祖国大陆。

由于回扫变压器是一个劳动密集型产品,要在台湾生产是较困难的,加之LCD监视器不用回扫变压器,而其发展正在领先于CRT监视器,因此,大陆企业开始生产LCD监视器用的变换器。台湾回扫变压器产品的发展注重两方面工作:

一是开发短颈CRT用的小型回扫变压器

二是增强质量意识,大部分制造商已将获得UL、CSA、VDE、CE、EMI和TCO之类认证作为提高产品质量的一个主要目标。

目前,日本回扫变压器已呈现供应过剩情况,主要原因是由于日本公司的中国工厂供应过量。随着大量投资进入中国大陆的回扫变压器企业,供应过剩形势还将继续,预计这一形势还将持续一个时期。由于传统的电视接收机和PC机监视器用的回扫变压器价格下降,日本制造商正致力于增值产品生产,如投影电视用的回扫变压器。为了避免价格竞争,大多数厂商已转向高档产品市场,如日本媒体电子公司已将重点转向HDTV接收机和高分辨率监视器用的高档回扫变压器。制造商为保持其国际竞争力,正在积极利用其技术优质开发高档产品。JVC公司已开发了一种综合高压设计技术和控制电路的回扫变压器,从而改变了产品性能,同时又降低了生产成本。如HRCM11是一种用于脉冲宽带调制系统的双聚焦型回扫变压器,它装有高压控制电路,其水平扫描频率高达120kHz。

在PC监视器市场上,日立公司已推出了用于CAD/CAM领域的超高分辨率监视器用的回扫变压器,其水平扫描频率达130kHz,采用一个以聚焦电位器进行动态聚焦调制。大多数公司将研制目标放在开发低损耗回扫变压器方面,以供节能电视接收机使用,为此取代回扫变压器中传统绕线圈的技术开发工作也正在进行之中。

作者:编辑部 来源:中国变压器网
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