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技術(shù)文章

卷鐵芯試驗(yàn)變壓器在寧夏地區(qū)推廣的必要性
摘要：推廣 節(jié)能 環(huán)保 變壓器是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的必然趨勢(shì)，該文分析了對(duì)寧夏隆德縣和全自治區(qū)推廣卷鐵芯變壓器的必要性和可能性。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)變壓器

電力變壓器是供配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，同時(shí)也是電力系統(tǒng)中損耗較高的設(shè)備。寧夏農(nóng)村電力負(fù)荷分布廣、負(fù)荷率低，目前寧夏農(nóng)村的變壓器大多采用的是S9型配電變壓器，相比卷鐵芯變壓器，其空載損耗較高、噪音大等，這對(duì)寧夏隆德縣地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的狀況是不利的。因此在寧夏隆德縣地區(qū)，進(jìn)一步推廣節(jié)能型配電變壓器已是勢(shì)在必行。從寧夏農(nóng)網(wǎng)目前的經(jīng)濟(jì)實(shí)力來(lái)看，近期宜首先選用卷鐵芯變壓器。由于該型變壓器的空載損耗比S9型低30%以上，空載電流也大幅度降低，而負(fù)載損耗與S9型相當(dāng)，因此特別適用于高峰負(fù)荷時(shí)間短的農(nóng)村配電網(wǎng)和居民用戶(hù)。原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委及國(guó)家電力公司都曾發(fā)文要求在農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造工程中，推廣使用卷鐵芯變壓器，但寧夏隆德縣地區(qū)，因當(dāng)時(shí)條件所限，未能實(shí)現(xiàn)大面積推廣使用?，F(xiàn)在情況已有明顯改變，完全具備了大面積使用卷鐵芯變壓器的可能性與必要性。

1 卷鐵芯變壓器的特點(diǎn)

卷鐵芯（又稱(chēng)環(huán)形鐵芯）變壓器的結(jié)構(gòu)不同于疊片鐵芯變壓器，它是用寬窄不等或漸寬漸窄的硅鋼片帶材，繞制成斷面為階梯圓形或接近圓形的變壓器鐵芯，可制成單相或三相鐵芯，可以組成三相三柱或三相五柱式鐵芯。繞制后需經(jīng)一定程序的退火處理，高低壓線(xiàn)圈須在鐵芯上用獨(dú)特的方法繞制成型。卷鐵芯無(wú)需消耗接縫的磁化容量。

在同等材料及同等磁密下，卷鐵芯每公斤消耗的磁化功率小，降低了空載激磁功率，提高了功率因數(shù)，減少了電網(wǎng)無(wú)功損耗，改善了電網(wǎng)供電品質(zhì)。

卷鐵芯充分利用了硅鋼片的方向性，減少了因磁路與硅鋼片取向不一致所增加的損耗。

在同等截面下，卷鐵芯的外框四角為圓型，見(jiàn)圖1。且三個(gè)芯柱的斷面均為階梯圓形或近似圓形；內(nèi)框貼合處有兩個(gè)對(duì)磁路幾乎沒(méi)有影響的三角空間。卷鐵芯的重量比疊片式鐵芯可減少10%～12%。經(jīng)合理的退火處理后，可降低空載損耗。

圖1

圖1 環(huán)型鐵芯外形

圖2

圖2 三相鐵芯成型后在不同磁密下的單位損耗（50Hz時(shí)）

A：硅鋼片自身?yè)p耗 B：S11卷鐵芯損耗 C：新日鐵研究所卷鐵芯損耗 D：疊片式鐵芯損耗

卷鐵芯的加工工藝更適宜采用薄型硅鋼片，因而能充分發(fā)揮薄型硅鋼片的良好磁化特性，減少渦流損耗，提高變壓器的性能水平。疊片式鐵芯很難利用這一優(yōu)勢(shì)。

卷鐵芯由于自身是一個(gè)無(wú)需緊固的整體，提高了抗短路能力，并在運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)疊片式鐵芯因接縫和鐵芯夾緊后產(chǎn)生不平整，而發(fā)出噪聲，運(yùn)行時(shí)僅有硅鋼片磁伸縮的振幅，所產(chǎn)生的低微噪聲，可以稱(chēng)為環(huán)保型“綠色變壓器”。

從卷鐵芯變壓器的特點(diǎn)可以看出，與傳統(tǒng)S9疊片式變壓器相比具有以下優(yōu)勢(shì)。

S11卷鐵芯變壓器比S9系列疊片式鐵芯變壓器的節(jié)能效果明顯提高。S11比S9空載損耗下降30%～40%，空載電流降低70%～80%，噪音降低7～10dB。

2 推廣卷鐵芯變壓器的技術(shù)保障

2.1 技術(shù)、工藝保障

目前國(guó)際上生產(chǎn)卷鐵芯變壓器的制造商不少，但因國(guó)外用戶(hù)情況不同，大多生產(chǎn)單相變壓器，而且生產(chǎn)的卷鐵芯不是全封閉的，而是將卷成的鐵芯在鐵軛長(zhǎng)邊臨近轉(zhuǎn)彎處切斷，待退火后，再每次取3～5mm厚的鐵芯插入預(yù)先繞制好的線(xiàn)圈中，鐵芯全部插入后再緊固成型。這種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，雖然已比疊片式鐵芯的性能提高了不少，但由于鐵芯插入線(xiàn)圈時(shí)，要把斷開(kāi)點(diǎn)撥開(kāi)足夠?qū)挾?，使鐵芯**次產(chǎn)生應(yīng)力，增大了有功損失和無(wú)功損失，工藝系數(shù)劣化到1.2以上。我國(guó)則基本上采取保持完整封閉形狀的工藝，因此工藝系數(shù)*高已達(dá)到1.05。

2.2 生產(chǎn)方面

目前國(guó)內(nèi)變壓器行業(yè)已有了很大發(fā)展，變壓器專(zhuān)用制造設(shè)備的生產(chǎn)廠(chǎng)家也很普遍。改革開(kāi)放以后，變壓器行業(yè)進(jìn)口了一批國(guó)外先進(jìn)的專(zhuān)用設(shè)備，為國(guó)內(nèi)變壓器專(zhuān)用設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)；“十一五”期間變壓器專(zhuān)用設(shè)備還會(huì)有進(jìn)一步發(fā)展，設(shè)備的質(zhì)量和可靠性還在不斷提高，生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品外觀(guān)也在不斷改善，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)相繼制訂，我國(guó)變壓器專(zhuān)用設(shè)備，逐步成為國(guó)內(nèi)品牌或發(fā)展為國(guó)際品牌產(chǎn)品。生產(chǎn)卷鐵芯變壓器的專(zhuān)用設(shè)備也在不斷發(fā)展，一些先進(jìn)設(shè)備如數(shù)控曲線(xiàn)剪帶機(jī)、卷帶機(jī)也已投入實(shí)際生產(chǎn)。這一切都為寧夏隆德縣應(yīng)用卷鐵芯變壓器打下良好基礎(chǔ)，但是目前自治區(qū)尚未建成較大規(guī)模的生產(chǎn)廠(chǎng)家，若大面積推廣這種節(jié)能產(chǎn)品，需要向外省采購(gòu)，因而會(huì)增加成本。建議有關(guān)部門(mén)綜合考慮，以多種、靈活的方式引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，在自治區(qū)內(nèi)生產(chǎn)這種性?xún)r(jià)比較高的節(jié)能型卷鐵芯配電變壓器。

目前市場(chǎng)上的S11型配變，廠(chǎng)與廠(chǎng)之間的損耗水平還有差異，所以初期采購(gòu)時(shí)需要加以注意，建議有關(guān)部門(mén)制定相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)要求，加以規(guī)范。

3 使用的可能性和必要性

寧夏隆德縣地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)過(guò)農(nóng)網(wǎng)改造，S9型配電變壓器、卷鐵芯變壓器等**取代了高耗能的舊系列配電變壓器。目前農(nóng)網(wǎng)使用的配電變壓器，主要還是以新S9型居多，容量一般不超過(guò)1600kVA。與舊型變壓器相比，雖然有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并能通過(guò)短路試驗(yàn)，已經(jīng)有較高的可靠性，但是大部分仍然存在空載損耗較高的缺陷，不符合當(dāng)前節(jié)能減排的基本國(guó)策，也不能完全適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)發(fā)展的需要。按照“十一五”規(guī)劃的要求，建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)之一，這就要求配電變壓器要向節(jié)能化、小型化、低噪音方向發(fā)展。因此，推廣應(yīng)用卷鐵芯變壓器既有可能性，又有必要性。

變壓器的鐵磁損耗，是與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)的固定值，只要運(yùn)行就會(huì)發(fā)生空載損耗。城鄉(xiāng)居民對(duì)連續(xù)供電的要求越來(lái)越高，步入現(xiàn)代化生活的居民對(duì)停電的耐受力越來(lái)越低，因此配電變壓器一經(jīng)投運(yùn)，幾乎就沒(méi)有“休息”的機(jī)會(huì)。所以空載損耗是常年累月都在發(fā)生的損耗，而空載損耗的降低，就是為供電部門(mén)降低了成本，就是為國(guó)家節(jié)約了能源。目前，寧夏隆德縣地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一戶(hù)一表供電，通過(guò)各種形式也基本做到了收費(fèi)到戶(hù)，電能表前的一切損耗也已統(tǒng)歸供電部門(mén)承擔(dān)，變壓器的空載損耗將每時(shí)每刻地影響經(jīng)濟(jì)效益，及節(jié)能減排工作的成績(jī)。以500kVA配電變壓器為例，對(duì)S9型和S11型變壓器進(jìn)行空載損耗的比較，S9的空載損耗高達(dá)1000W，而S11卷鐵心變壓器只有580W。S11與S9相比，僅空載損耗一項(xiàng)就降低420W，1年合計(jì)節(jié)約3679kWh。如電費(fèi)按0.5元/kWh計(jì)算，節(jié)能收益可達(dá)1839元/年。S9的無(wú)功空載電流是總電流的1.4%，而S11的無(wú)功空載電流是總電流的0.15%，S11的這個(gè)項(xiàng)目比S9降低了1.25%，年節(jié)能3274kWh，節(jié)約金額達(dá)1637元/年。在變壓器的維護(hù)上，S9等老式變壓器的油處理費(fèi)為200元/年左右，而S11僅為80元左右，可降低120元。將上述各項(xiàng)綜合起來(lái)，使用S11型卷鐵心變壓器，每年節(jié)約各種費(fèi)用總額可達(dá)4000元左右。如果一個(gè)縣供電公司所轄供電區(qū)域內(nèi)，有1000臺(tái)S9型變壓器，就意味著每年有400萬(wàn)元不知不覺(jué)地丟失了。

顯然，S11型比S9型的節(jié)能效果更好。如果國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)能將500萬(wàn)臺(tái)S9型變壓器改為S11型，那么一年即可節(jié)約200億元電費(fèi)。實(shí)際上已有很多兄弟省區(qū)的農(nóng)電 部門(mén)開(kāi)始推廣S11型卷鐵芯配電變壓器了。

寧夏如停止S9的采購(gòu)，而大量使用S11型卷鐵芯配變，從經(jīng)濟(jì)技術(shù)上，供求關(guān)系上看都是可行的。
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