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干式变压器现状及其未来发展趋势综述

发布时间:2017-08-01

干式变压器在世界范围内获得迅速成长,时间要追朔到20世纪中后期,至今只有半个世纪。随着我国现代化建设的成长,城乡电网负荷不竭增加。上世纪90年月干式变压器在我国得以普遍运用。随着城乡电网建设和改造、西部年夜开发的步伐加速、北京申办2008年奥运会的成功,长江三峡水利工程起头发电,干式变压器面临着新的成长机遇,其产销量势必有新的飞跃。


近来,有关干式变压器的现状及其成长趋向的文章见诸各报刊,这些对技术、工艺的研究计议对于干式变压器的成长是十分有益的。借此,我们也谈谈一些看法。


1、我国干式变压器的现状


20世纪80年月末,干式变压器从国外进进中国。至今每一年以跨越20的增加率迅猛成长。2002年全国产销量约18,000MVA,成为世界上干变不销量最年夜的国家之一。据相关部门不完全统计,全国干式变压器生产厂有50多家,但其成长很不服衡:产销量排前五名的厂,约占全国总产销量的62,前十名厂约占全国总产销量的80;年产量在100MVA以上的厂有21家(面临如斯剧烈的市场竞争,年产量在100MVA以下的厂,求得糊口生涯和成长是极为艰难的)。


今朝,全球产销量第一的厂商为顺德特种变压器厂,从全球范围看,我国的干式变压器生产技术和生产工艺已到达世界领先水平,而且拥有自立的常识产权,具有很强的竞争力。2002年产销量已超4,200MVA,加进WTO以后,随着开放水平的进一步提高,这一领域泛起了更为广漠的市场空间。


下面介绍我国干变在节能降噪、向多领域多用途成长、智能化等方面赶超世界进步前辈水平的概况。


1.1消耗


干式变压器的刷新,主要集中在节能、环保、性能参数的优化等方面。出格是在变压器的消耗及声级水平这些世界性课题的研究上,我国已取得诸多可喜的成就。


为了下降消耗,接纳了一系列措施,如:选购优质低耗的晶粒取向冷轧硅钢片,进步前辈的硅钢片剪切线,阶梯步进铁心接缝,合理的铁心、线圈结构,不迭上轭等进步前辈工艺和计较机三维优化设计等,使其新系列产物消耗值到达世界进步前辈水平:SC(B)10新系列比现行国标《干式变压器技术参数和要求》(GB/T10228)空载消耗P0下降33,负载消耗平均下降15,总消耗平均下降约19。表1及表2摘录列出西子(志享)SCLB9、ABB(上海)SCR9与顺特SC(B)9、10的空载消耗P0、负载消耗Pk值,并与我国GB/T10228-1997国标值相对照。


从比力可见:国产干式变压器新系列产物消耗值已到达世界进步前辈水平,国产干变在众人关注的空载消耗P0,方面具有较着的品质优势(在国际性招标中,每1kWP0消耗,约折合5,000~6,000美元;每1kWPk消耗,约折合1,000~2,000美元)。


然而,值得注重的是,在不异原材料的情况下,苛求更低的消耗值是不尽合理的。此时,空载消耗的下降将致使用铁(硅钢片)量增加,负载消耗的下降将致使用铜量增加。收益与支出之利弊是需要精心权衡比力的。表1空载消耗P0比力



注:GB/T10228-1997国标及顺特电气SC(B)10系按包封线圈配电变压器、F级尽缘耐热品级120℃下的负载消耗值,而其余各栏均按75℃值,比力时应注重换算。

1.2声级水平


随着我国现代化进程的加速,情况庇护显得日益重要,变压器的噪声风险提上了日程。干变制造厂与科研院校紧密亲密及格,对噪声发生的缘由、机理进行潜心研究,不竭深进求索,优化样品设计,频频进行实验验证,终究取得了突破,并很快将科研新功效落实到产物上。十几年来,更新了一代又一代产物,使干变噪声年夜幅度下降。新系列配电变压器已将其噪声比现行国标下降达10~20dB(A):2,500kVA及以下容量的配电变压器,噪声一般可控制在50dB(A)之内;35kV特年夜容量如16,000kVA电力变压器凡是可控制在60dB(A)左右。


可以这样说,中国人制造出的干变,已基本上解决了变压器噪声扰平易近的问题;同时,噪声控制已到达世界进步前辈水平。如表3所示。


1.3向多领域多用途成长


(1)整流励磁变压器


发电厂励磁,逐渐由传统的动态励磁发机电系统转变为静态变压整流励磁系统,而励磁变压器亦慢慢用干式变压器所取代。其电压品级有10~22kV,单相额定容量315~3000kVA。发电厂高压凡是采用离相(管道式)封锁母线进线,相间距较年夜,故励磁变凡是采用单相结构。这一静态整流励磁系统已在水电站普遍运用,新建、扩建的年夜型火电厂也在逐渐采用。


今朝,世界上最年夜的700MW水轮发机电组之励磁变压器,单相容量达3MVA、三相组成9MVA,4台机组之12台励磁变压器已设计、制造好并发往三峡,以确保三峡发电厂今年起头发电。该产物为国产的“顺特电气”。因而可知:中国在整流励磁干式变压器的研发、设计、制造上,已达世界进步前辈水平。


(2)牵引整流变压器


随着城市轨道交通的飞速成长,适用于城市地铁及轨道交通的干式变压器得以年夜量运用。电压品级凡是有:10、35kV;整流脉波数有12脉波和24脉波,其中24脉波整流回路对电网的谐波污染比12脉波整流回路下降50,可省往该处的滤波装配。容量有800、2000、2500、3300、4400kVA(用于深圳等地铁)。国内地铁及轻轨工程,如北京、上海、广州、深圳、南京、武汉、年夜连、长春等,均都选用了国产牵引整流变压器,车运营运行性能反映很好。健康德黑兰地铁工程也采用我国生产的牵引变压器。


(3)桥整流变压器


适用于机电交-交变频供电系统。额定容量315~2500kVA,电压品级凡是有3、6kV,每台每相3~9个绕组,可以两台组合,经由过程移相联络成H桥整流。


(4)三相五柱式整流变压器


额定容量30~2500kVA,电压品级10、35kV,用于双反星形的整流电路中,可以取消平衡电抗器和削减调压电流冲击,且可下降运输高度。适用于安装场地受限制的变压器或运用于双反星形的整流系统。表3声级水平比力

(5)冶金电炉变压器


其特点是电压低、电流出格年夜,适用于年夜电流冶金电炉。如为贵冶生产的电炉变压器,容量3,500kVA、低压侧电压70~100V、电流达20,000A。电炉变压器采用干式变压器,遭到客户的接待。


(6)核电站用变压器


十几年来,我国核电事业得以响应成长。一座座核电站相继选用各类国产干式变压器和组合式变电站。1E级变压器是用于核电站核岛区域内的变压器。这是我国首次完全依照核平安监定法式进行产物鉴定的变压器(经由过程了60年寿命加速老化实验,并在老化实验完成后顺遂经由过程了振动强度跨越8级抗震实验,成效证实其产物的各项性能指标完全知足1E级变压器尺度),这不仅标志着我国已具有生产进进核电站核岛区域的1E级干式变压器产物的能力,同时还说了然环氧树脂干变(CRDT)的遐龄命、高平安靠得住性。


额定容量1000~1250kVA,电压品级10kV。


(7)船用及采油平台用变压器


适用海洋运输及石油开发的需要,干式变压器已走上了海船及采油钻井平台。产物额定容量30~10000kVA,电压品级0.38~35kV。产物获得中国船用产物形式认可证书。


(8)电气化铁道所用变压器


额定容量20~315kVA,电压品级27.5kV,联络组别有Dyn11、Ii0、Iiyn0(两相变三相)。适用于电气化铁道牵引变电所、开闭所、AT所、分区所的自用电系统。


(9)自藕变压器


额定容量30~2500kVA,电压品级10、35kV。该种变压器可下降成本。适用于机电启动供电系统


(10)有载调压变压器


对供电质量要求高的作业,如通讯(含移动通讯等)、某些制造业等,要求采用有载调压干式变压器。对10kV干式配电变压器,常配套真空有载调压开关,今朝最年夜容量达2,500Kva;对35kV干式电力变压器,常配套德国MR真空有载调压开关,今朝最年夜容量达16,000Kva。上海年夜众汽车公司今朝安装、使用了3台到达这一容量的产物,可说是世界上最年夜的有载调压干式变压器群。


然而,有载调压干式变压器存在一个年夜问题,那就是有载调压开关装配的选用。10kV有载调压开关一般选用国产的,但产物质量存在诸多的问题,出格是开关元件质量。若选用进口的,价格太贵。35kV有载调压开关凡是选用德国MR型,运行平安靠得住,但其价格很贵且交货期长达三个月以上。


1.4干式变压器的类型


当前,存在着以欧洲为代表的树脂浇注干式变压器(CRDT)及以美国为代表的浸漆型干式变压器)(OVDT)两种类型。我国及一些新兴工业国家(如日、韩等)与欧洲相似,由早期采用浸漆式干变成长到采用树脂真空浇注干变,该项技术在我国得以飞速成长。近来,有几个厂家从国外引进了用NOMEX纸作尽缘的浸漆式干变(OVDT),因各方面的缘由,还没有占据国内较年夜市场。


环氧树脂浇注的干式变压器机械强度高,耐受短路能力强,防潮及耐侵蚀性能出格好,且局放小、运行寿命长、消耗低、过负荷能力强,企业设计制造经验丰硕,产物具有高平安靠得住性及优秀的环保特征,尤其是运行业绩很是好……据变压器行业统计,此树脂真空浇注干变(CRDT)在我国市场据有率高达90以上。


H级尽缘与F级尽缘的环氧树脂浇注干式变压器,在外形、基本结构方面极为相近。分歧的地方主要是采用H级尽缘环氧树脂、导线匝尽缘要用MOMEX纸包烧、部门线圈尽缘件要用NOMEX纸板制造。其代表厂“顺特电气”,早在6、七年前就已生产了多台H级尽缘的干式变压器。近来,为长江三峡水利枢纽生产的700MW发机电组励磁变压器(单相容量3MVA、2.2MVA)就是H级尽缘、环氧树脂浇注的。由于采用H级尽缘、按F级进行温升考核,变压器不单具有环氧树脂浇注式结构的优点——抗短路能力强、免维护、难燃阻燃等,而且具有更高的超铭牌运动能力。


相对其他类型H级尽缘的干式变压器,环氧树脂浇注式技术更为成熟、靠得住。


1.5智能终端TTU


配电变压器智能终端TTU是一种对变压器进行实时数据收集与控制的自动化终端装备,它可收集变压器电流、电压、温度等各类数据,经由过程通讯网络可以使变压器与配网SCADA系统相连,并上报变压器的各类数据。让电站经管人员可以准确实时地掌握变压器的运行情况,为供电部门实时领会配网运行状态,进行线损分析、负荷展望,提高电压及格率,优化供电方案、配网计划及用户接是等营业提供科学依据,对提高配网供电靠得住性和系统的运行经管水平具有重要意义。它的主要功能有:


(1)实时监测:实时监测三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率及四个温怀抱;


(2)实时远信:具有14路实时远信,可检测变压器凹凸压侧开关、有载调压开关档位等状态量;


(3)实时收集:实时收集变压器的电流、电压、有功功率、无功功率、电网频率、三相线圈温度等数据;


(4)液晶显示:采用320×240的5.7英寸液晶显示,数据查看、参数设置十分利便;


(5)通讯接口;提供当地和远方通讯接口,可经由过程主台监测经管系统收集、分析数据,生成各类曲线和报表,真正实现远方监测;


(6)温控湿显功能:可凭据当前变压器的温度值控制变压器风机、高温报警、超温跳闸的继电器触点,从而自动控制风机运行、报警和跳闸;


(7)具有RS232和RS485通讯功能:经由过程主站可进行远方控制,实现远测、远信、远控。


智能化节能型干式变压器系由变压器、传感器、变压器智能终端TTU、后台监控经管系统四部门组成,它可按多种模式运行。客户可按工程现实情况,选择功能模块的组合。这样一来,干变不仅具有传统单一的电压转换和电能传输的功能,而且酿成为一种多功能智能化的电气装备。


2、未来成长


随着干式变压器在我国的不竭开拓立异和年夜量推行运用,国内的设计制造技术已达世界一流水平,未来的干式变压器预计将获得进一步成长。


2.1节能低噪


我国在消耗与噪声研究及节能环保变压器的制造上,已取得了可喜的成就,具有较高水平。然而,节能环保是变压器研发的永久课题,还有很多问题值得研究。低消耗硅钢片、阶梯步迭铁心接缝、箔式绕组结构、噪声研究的深进、情况庇护要求、计较机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引进及其成长,将使未来的干式变压器加倍节能加倍安好。然而,对于单纯靠材料的投进来下降铁损、或铜损、或噪声,我们认为是都是不成取的。


2.2高靠得住性


电气产物,尤其是变压器,其运行靠得住性是出格重要的。我国现已生产了数以万计的干式变压器,运行在各个领域、各项重点工程、重年夜项目上,对产物靠得住性的要求不言而喻。然而,现实情况是不容隐晦的。某些劣质产物以低价推销充溢市场,基本无靠得住而言。是以,当前干式变压器的靠得住性问题,严肃地摆在干变研发制造者和干变使用者的眼前。前者认真制造出靠得住性高的干式变压器,后者一定要把产物的靠得住性放在首位,而不要贪图廉价!


我国干式变压器已年夜量运用于国家重点工程、重年夜项目上,十几年来基本上没有泛起年夜的事故,其靠得住性是有口皆碑的。在电磁场理论及其计较、浇注工艺、热门温升、局放机理、质保系统、靠得住性工程等方面进行年夜量的根蒂根基研究,积极进行靠得住性认证,进一步提高干式变压器的靠得住性,将是人们的不懈追求,也是干变设计制造者持久的课题。


2.3环保特征认证


有关人士在《环氧树脂浇注干式变压器环保特征分析》一文中强调:“环氧树脂浇注干式变压器是一种清洁环保的电力装备,其设计制造、运行、最终鼾全进程均合适ISO14001及有关环保尺度和律例的要求。寿命终结后完全可拆解并收受接管有价材料,收受接管哄骗率可达90以上。已有成熟的处置技术和装备用于分手浇注线圈中的导体和树脂尽缘材料,拆解出的树脂尽缘材料可综合哄骗、燃烧(发电)或填埋处置等。”


近年来,已有几个干变企业经由过程了ISO14000情况认证。以IEC及欧洲尺度HD464为根蒂根基,展开干式变压器的承受热冲击能力(C0、C1、C2)、顺应情况能力(E0、E1、E2)、耐火能力(F0、F1、F2)的实验研究与认证。不管环氧树脂浇注型干式变压器(CRDT)仍是浸漆型干式变压器(OVDT)在研发及实践方面,都有许多工作要做。


2.4年夜容量


配电变压器容量凡是在2,500kVA以下。今朝,干式变压器的研发生产以此为主。随着城市用电负荷不竭增加,城网区域性变电所越来越深进城市中心区、居平易近小区、年夜中型厂矿等负荷中心,35kV年夜容量的区域供电干式电力变压器将获得普遍运用。今朝,我国已生产了35kV,16,000kVA和20,000kVA等超年夜容量的干变(其中有数台是用MR开关进行有载调压的),若工程需要,还可以设计制造出更年夜容量的各类各样的干式变压器。


2.5多功能组合及智能化


从只具单一变电功能的变压器,向带有强制风冷、庇护外壳、功率计量、封锁母线、各类低压侧向出线、计较机接口等多功能组合式变压器成长,到引进TTU智能化终端,具有数据处置、状态控制、状态显示等功能,从而使变压器成为一种多功能智能化、随时处于最好运行状态的电气装备。随着信息化技术的不竭成长,变压器将进一步加速完善其智能化进程。


2.6多领域成长


从以配电变压器为主,向发电厂励磁、厂用、轨道交通牵引整流、年夜电流电炉、核电站、船用、采油平台用等特种变压器及多用途多领域成长。


2.7多材料、多品种


环氧树脂真空浇注干式变压器占据着全球主导市场的局面,近期内难以改变。


近年来顺特等企业对NomexH级尽缘、非晶合金等新材料、新工艺,做过一些产物研制,获取了很大都据和经验,并将进一步在多领域做深进的研发。而未来材料科学、制造工艺的新成长,势必给变压器设计制造技术的成长提供新机遇、开立异纪元。

 

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