１ ￣ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ … 浅谈我国变压器现状及新型节能方略 胡德江，冯婧 （河南新亚集团股份有限公司，郑州４５０００１） 摘要：本文分析了我国能源严峻形势及减排节能的必要性， 回顾了变压器的现状和技术进步，介绍了新型粘 接式三角铁心变压器结构原理及节能效果。 关键词：变压器；节能；粘接式三角铁心变压器 中图分类号：ＴＭ７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－７７１２（２０１４）１６－００２９－０１ 一、我国变压器现状 我国是世界上电能生产和消费大国，目前装机容量和 发电量均居世界第二位。但是我国运行中变压器社会拥有 量中，不仅有大量２０世纪６Ｏ年代、７Ｏ年代老旧变压器， 有些单位还有４０年代、５Ｏ年代高耗能老变压器在运行， 老旧变压器总计１００多万台，占社会拥有量的４０％以上。 由于老旧变压器数量大，造成我国电网损耗率高，相当国 外５Ｏ年代、６０年代水平。 二、变压器技术进步回顾 历来，决定变压器能耗的关键是铁心的材质和结构。 长期以来，变压器铁心均由硅钢片叠装而成，由于铁心有 接缝，接缝的磁阻是相同尺寸导磁材料的几千倍，整体磁 阻增大，不但空载电流大、损耗高，而且运行噪声大。为 减少接缝影响和节省材料，人们设计制造过渐开线式半卷 半叠式铁心变压器和采用三只Ｃ型铁心排列成Ｙ型铁心变 压器，由于其主磁通回路仍有接缝，技术性能不是很理想。 为了提高材料性能，人们作了大量的工作，由热轧硅 钢片发展到冷轧晶粒取向硅钢片，进而发展到非晶合金带 材，材料的导磁性能越来越好，厚度越来越薄，单位损耗 越来越小，使变压器产品的技术性能获得了很大进步。 在变压器结构设计上，人们也作了大量的探索和改进， 叠片式铁心的接缝由直接缝改为斜接缝到多级搭接接缝； 铁心剪切加工精度越来越高；特别是采用卷铁心结构后， 由于铁心无接缝，使其具有重量轻、体积小、损耗低、噪 声低、空载电流小、抗短路能力强等优点，是变压器铁心 结构技术进步的一次飞跃。由于卷铁心的加工工艺，能充 分发挥薄型硅钢片低损耗的良好性能，符合片形越来越薄 的时代发展潮流。特别是超薄形非晶合金带材的问世，采 用卷铁心工艺将是其最好的选择。闭环卷铁心变压器的制 作难点在于绕组的绕制，但随着绕制专用设备的不断开发 和改进，上述难点并不难解决。 三、卷铁心变压器的最新进展 目前使用的Ｓ１１型三相平面卷铁心变压器，由于三相 磁路不平衡，框间磁力线沟通困难，使其性能提高受限； 普通立体排列卷铁心，由于存在以下技术难题，使其性能 不稳定： （１）由于同相不同卷铁心框硅钢片平面之间互成１２０ 度角，接合面成锯齿形相对，使不同框之间磁力线不能互 相沟通，同相铁心柱中，两半铁心磁通密度不一致，最高 磁密增大，损耗增加。实验表明，在相同铁心柱和窗口尺 寸条件下，立体排列卷铁心比平面排列损耗有所下降，但 幅度不大； （２）铁心框的衔接，沿用变压器现有技术中的织带缠 绕和铁心夹件机械夹持固定法，由于夹件的夹持力朝向硅 钢片宽度方向，较薄的硅钢片刚度不够，无法将其夹紧， 变压器稍有倾斜和振动，铁心框之间就会产生磨擦和错位， ２９诮费电子己口１ｑ 造成铁心片间短路，实验证明，将夹好的铁心，每起吊和 搬运一次，其空载电流和空载损耗参数就有变化，使变压 器性能极不稳定。 为了攻克上述技术难关，通过采用创新的制作方法， 将三只同形半圆截面卷铁心框，结合面经平整加工和特殊 处理后，用特制的绝缘导磁胶，粘接成三角三相变压器铁心， 摒弃了传统的绑带缠绕和夹件机械夹持固定法，使铁心成 一牢固整体，不同框之间结合紧密，磁力线可以互相沟通， 铁心整体电磁性能和机械强度大幅度提高。试制样机经电 力工业部电气设备质量检验测试中心进行了例行试验、型 式试验和特殊试验，所有项目全部合格，与同容量Ｓ９型叠 片式变压器相比，空载电流降低９２％；空载损耗降低４７％； 负载损耗降低７．５％；噪声降低１３分贝；体积减小１／４；重 量减轻１／５，其高效节能性能，大大优于Ｓ１１型变压器国 家标准，暂命名Ｓ［１３］型。粘接式三角铁心三相变压器的 制作方法不但在国内是首创，国际上也无类似先例，三角 铁芯变压器以其独特的结构，接近理想状态的三相等磁路， 必将使该项技术处于高效节能变压器制造行业的科技前沿。 四、变压器节能前景广阔 根据变压器损耗评估计算公式，一台变压器一年的损 耗电量为： Ａｐ＝８７００＊（Ｐｏ＋Ｆ 木Ｒｋ＋Ｇ木１０％术ＰＮ） 式中：Ａｐ——全年损耗电量（ｋｗｈ）；Ｐｏ一一变压器空 载损耗（ｋｗ）；Ｒｋ一一变压器负载损耗（ｋｗ）；Ｉｏ％一一变 压器空载电流百分数；Ｐ ——变压器额定容量（ＫＶＡ）；Ｆ一一 变压器运行负荷率，一般取０．６；Ｇ——无功当量系数，一 般取０．０５；８７ｏ０一一全年运行小时数。 根据上式，一台３ｌ５ＫＶＡ变压器，Ｓ［１３］型与Ｓ１１、 Ｓ９型一年损耗的电量分别为１３９００Ｋｗｈ，１６０２０Ｋｗｈ和 １９５４０Ｋｗｈ，即一台３１５ＫＶＡ Ｓ［１３］型变压器每年比Ｓ１１、Ｓ９ 型节电２１２０Ｋｗｈ、５６４０Ｋｗｈ，分别节电１３．３％和２８．９％。按 １千伏以下普通工业电价０．６２６元／ｋｗｈ计，Ｓ［１３］型比Ｓ９ 型年节约电费３５３１元；按商业电价０．８０５元／ｋｗｈ计，年 可节约电费４５４０元。 目前，Ｓ［１３］型粘接式三角卷铁心变压器的市场售价 约比Ｓ９型高１５％左右，ｓ９型３１５ＫＶＡ变压器价格约４１０００ 元（参考价），Ｓ［ｉ３］型３ｉ５ＫＶＡ变压器价格约４７０００元（参 考价），用户若选用Ｓ［１３］型代替ｓ９型，通过节约电费， １年半就可收回多投入的资金，以后每年节约的电费就是纯 效益。如果采用导磁性能更佳的非合金带材制造粘接三角 卷铁心变压器，其节能效果将更加显著。 参考文献： ［１］胡景生．变压器能效与节电技术【Ｍ】．北京：机械工业 出版社．２００７． 『２１变压器制造技术丛书编审委员会．变压器铁心制造工 艺 ］．北京：机械工业出版社，１９９８：１８５－１８６．
