電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一,它的性能、質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)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最初是以絕緣油為絕緣介質(zhì)發(fā)展起來的;進入20世紀(jì)90年代,干式變壓器在我國才有了很快的發(fā)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(jié)構(gòu),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(fā)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)超高壓變壓器超高壓變壓器由于結(jié)構(gòu)簡單,維護方便,又有防火、難燃等特點,我國從20世紀(jì)50年代末即已開始生產(chǎn),但近10來年才開始大批量生產(chǎn)。<0>種類很多,主要有浸漬絕緣<0>和環(huán)氧樹脂絕緣<0>兩類。
(二)箱式變壓器箱式變壓器具有占地少,能伸入負(fù)荷中心,減少線路損耗,提高供電質(zhì)量,選位靈活,外形美觀等特點,目前在城市10Kv、35kV電網(wǎng)中大量應(yīng)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(jié)構(gòu)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(fù)荷開關(guān)、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(nèi)。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(zhì)量都有所減小,實現(xiàn)了高效、節(jié)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(chǎn)能力。<0>的絕緣介質(zhì)仍以絕緣油為主,根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展的需要,變壓器的生產(chǎn)技術(shù)正在不斷提高。SF6氣體絕緣高壓、<0>正在研究開發(fā)。
二、制造水平總體講,我國電力變壓器技術(shù)處于國際20世紀(jì)90年代初的水平,少量的處于世界20世紀(jì)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(jì)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(shù)生產(chǎn)冷軋硅鋼片的基礎(chǔ)上,于20世紀(jì)90年代又引進了日本高導(dǎo)磁晶粒向冷軋硅鋼片(HI-B)制造技術(shù),制造出了節(jié)能效果更好的電力變壓器鐵心材料。但是由于產(chǎn)品數(shù)量不能滿足需求及生產(chǎn)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(jì)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(jīng)貿(mào)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(shè)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(biāo)的要求,并于1994年試制出電壓10kV、容量160~500kVA的配電變壓器,經(jīng)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(chǎn)的要求。1998年,上海置信公司引進了美國GE公司的制造技術(shù),用美國非晶合金材料生產(chǎn)了非晶合金鐵心變壓器,目前已能生產(chǎn)電壓10kV、容量50~2500kVA、空載損耗34~700W之間、負(fù)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(yīng)用于環(huán)氧樹脂<0>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(yīng)用引進非晶合金材料鐵心制造出的產(chǎn)品投入電網(wǎng)運行。
2、工裝設(shè)備20世紀(jì)80年代以前,我國變壓專用設(shè)備技術(shù)水平,整體上是比較低的,除繞線設(shè)備有專業(yè)生產(chǎn)廠生產(chǎn)外,其余絕大部分都是企業(yè)自制的比較簡單的設(shè)備,只有少數(shù)幾家有簡易的鐵心加工縱剪線。進入20世紀(jì)80年代變壓器行業(yè)開始引進國外先進的專用關(guān)鍵設(shè)備,如鐵心縱剪線、低頻電熱燥系統(tǒng)等。到20世紀(jì)90年代,由于<0>的大力推廣,引進了一批環(huán)氧澆注設(shè)備和箔式繞線機,幾個大型生產(chǎn)廠還引進了絕緣件加工中心,使我國變壓器生產(chǎn)工裝裝備水平大大提高。國內(nèi)一些專用設(shè)備廠家經(jīng)過消化吸收,也開發(fā)了縱、橫間生產(chǎn)線等專用設(shè)備,這些國產(chǎn)專用設(shè)備,其功能及主要技術(shù)參數(shù)基本達到或接近國際水平,對保證我國變壓器產(chǎn)品量,提高變壓器的技術(shù)性能,提高生產(chǎn)效率起到了至關(guān)重要的作用。
3、變壓器工藝設(shè)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(yōu)化設(shè)計,已逐步取代了64、73、79、86等標(biāo)準(zhǔn),目前推行的是20世紀(jì)90年代后期的99標(biāo)準(zhǔn),形成了節(jié)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(chǎn)品的生產(chǎn)。1998年國家又進一步明確,在電網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的S7型變壓器也必須停止生產(chǎn)。1998~2001年的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造中大力推行的S9型配電變壓器,符合1999年國家標(biāo)準(zhǔn)。2000年開始,在兩網(wǎng)建設(shè)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(fā)的基礎(chǔ)上,引進了德國、瑞士、意大利、葡萄牙等國多家公司的有關(guān)10kV、35kV干式變壓器系列的設(shè)計、制造等多種技術(shù),并早已批量生產(chǎn)10kV、35kV干式變壓器,目前可生產(chǎn)最高電壓等級為110kV、單相容量為1.05萬kVA的干式變壓器,產(chǎn)品質(zhì)量已達到引進的國外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平。
在高壓、超高壓設(shè)計方面,除開展了科技攻關(guān)、自主開發(fā)外,在進入20世紀(jì)80年代以來還先后引進了日立、東芝、ABB、三菱、