变压器的应用现状与趋势

1、变压器的应用现状与趋势随着新增发电装机的不断增长,我国对各类变压器的需求也持续增长.近年来,国内变压器行业通过引进国外先进技术,使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提升.国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等.止匕外,随着新材料、新工艺的不断应用,国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器,以适应市场开展.1变压器行业规模和市场结构分析目前,我国注册的变压器生产企业1000多家,有水平生产500kV变压器的企业不超过10家,其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保

2、定天威保变电气股份、常州东芝变压器、重反AB曜压器、上海阿尔斯通变压器等；能生产220kV变压器的企业不超过30家,生产110kV级的企业那么有100家左右,其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变,保变、青岛青波、华鹏等厂家；生产干式配电变压器的企业约有100家,生产水平在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家；生产箱式变压器的企业有600700家.我国变压器行业规模庞大,但中小企业居多.根据截止2021年11月的统计,我国变压器行业内共有企业1589个,工业总产值超过1亿的只有130多家,员工人数超过2000人的只有16家.根据统计,销售收入最高的保定天威到达了107.

3、9亿元,占全行业的5.86%,前10名企业的累计份额为20.6%.近年来,通过技术改造、兼并重组和扩张等方式,我国变压器类产品的生产水平大幅度提升.例如,特变电工拥有沈阳、衡阳、新眦、天津一生产厂.西电公司拥有西安、常州生产厂,保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂.三个集团变压器类产品的生产水平均接近或超过80000MV?A与此同时,以华鹏、达驰、青岛、钱江等企业为代表的生产企业也在逐步地扩大自己的生产规模,提升自己的生产水平,年生产水平均在千万千瓦时以上.中国电力事业的蓬勃开展吸引了国际上的电工装备跨国公司在中国投资,近年来在我国建立的变压器合资生产企业,如ABB西门子、阿海法、东芝、晓星

4、等,在中国变压器市场上尤其是在高电压等级产品上占有一定的份额.目前,在中国境内生产变压器的企业主要分为四大阵营：ABB阿海法、西门子、东芝等几大跨国集团公司以绝对优势形成了第一阵营,占据20%-30%勺市场份额,且市场份额仍在不断扩大；保变、西变、特变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级,占有30%-40%勺市场份额；以江芨华鹏变压器、顺特电气有限公司、青岛青波变压器股份、常州变压器厂、山东达驰电气股份、杭州钱江电气集团等为代表的制造厂商形成了第三阵营；不少民营企业由于经营机制灵活,没有非生产性的负担,也形成了一定的市场份额,形成第四阵营.随着行业的竞争越来越剧烈,我国变压器企业一方面面

5、临研发设计、品牌塑造、高新技术专业人才引进、跨国营销体系的建立等方面的挑战,这些都需要有创新的眼光和创新的水平作支撑；另一方面,面对外资企业进入外乡市场,国内变压器大企业竞相兼并重组,小企业那么陷入价格战中,生存状况不佳.因此,我国变压器企业必须严格标准企业管埋,满足国际化经营对企业的新要求；同时,尽快突破高端技术,拓展新市场.2我国变压器产品开展现状电力变压器.目前,已在系统运行的代表性产品包括：1150kM1200MV?A735765kV、800MV?A400500kV、36750MV?碱16550MV?A220kV、301300MV?他力变压器；直流输电士500kV、400MV?A换流变

6、压器.电力变压器主要为油浸式,产品结构芯式和壳式两类.芯式生产量占95%壳式只占5%芯式与壳式相互间并无压倒性的优点,只是芯式工艺相对简单,因而为大多数企业采用,而壳式结构与工艺都要更为复杂,只有传统性工厂采用.壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜山区水电站的运输,因而仍有其生命力.配电变压器.国外配电变压器容量能到达到2500kV?A有圆形与椭圆形铁心型式.圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形.低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的与波纹式的.干式变压器.近来来,干式变压器在国内得到迅猛开展,在京、沪、穗、深等大城市,干变已经

7、占到50%而在其它大中城市也已经占到20%干变有四种结构：环氧树脂浇注、加填料浇注、绕包、浸渍式.目前,欧美广泛采用开敞通风式H级干式变压器,是在浸渍式根底上吸取了绕包式结构的特点并采用NomeX氏后开展起来的新型H级干变,由于售价高,在我国尚未推广.目前,国内通过短路试验容量最大的干式配电变压器是2500kV?A10/0.4kV;通过短路试验容量最大的干式电力变压器是16000kV?A35/10kV.非晶合金变压器.非晶合金变压器虽然抗短路性能差、噪音大,但是节能,因此未来开展前景可观.国内只有少数企业掌握非晶合金变压器铁心生产技术.目前,置信电气参股40%勺日港置信具有30004000t的

8、铁心年产水平,是国内最大的非晶合金变压器铁心生产企业,但其产品根本直供给置信电气,能够满足置信电气30004000台500kV?A非晶合金变压器的生产需求.除置信电气以外,我国其他知名变压器生产企业,如顺特电气、江苏华鹏、特变电工、杭州钱江电器集团、天威保变、西变等均掌握了非晶合金变压器的生产技术,但由于市场容量及铁心供给等问题,均未进行大规模生产.然而一旦市场容量扩大、铁心供给增加,以上变压器企业要扩大非晶合金变压器产能易如反掌.总体上,铁心及变压器的生产技术并不是制约我国推广非晶合金变压器的关键性因素,非晶合金带材的突破才能促成产品质的飞跃.卷铁心变压器.目前,卷铁心变压器的生产主要集中在

9、10kV级,容量一般小于800kV?A也试制了1600kV?A但电力部门采购以315kV?A以下的容量居多,适合用于农网.全国现有卷铁心变压器生产厂200多家,有一定规模的占20%全国强卷铁心变压器生产水平约为1600万kV?A,但实际产量较低.3我国变压器制造技术现状总体来看,中国变压器行业总体产品技术水平有了明显进步,但与国外产品相比,还存有一定差距,某些核心技术和产品对进口的依赖性依然很高.3.1 铁心制造技术国内各企业主要是通过改善自己的剪切设备来改良铁心的生产技术,目前铁心制造技术有以下变化：铁心柱采用嵌下钝工艺.与常规工艺相比可节省大量的芯柱叠装时间,提升铁心叠装质量,该工艺适用于

10、配电变压器铁心的自动化生产.多级接缝铁心的应用.近年来,设计上为降低铁心接缝处的空载损耗,逐渐将传统的单一接缝改为多级接缝.国内变压器企业多采取局部阶梯接缝的做法,不仅能降低变压器空载损耗15%U上,而且能降低噪声3%-4%铁心片加工技术.20世纪70年代初,国内各变压器生产企业均采用国产硅钢片纵剪线和多剪床组成的简易硅钢片横剪线.目前,国内运行的硅钢片横剪切线除乔格公司独占鳌头外,瑞士阿尔斯通公司的产品也占有一席之地.3.2 绕组制造技术20世纪90年代西变引进了法国阿尔斯通公司及日本日立国分工厂技术后,便正式推行了绕组组装工艺.目前,西变已建有绕组组装工艺场地.这项工艺也逐渐为全国各变压器

11、厂家青睐,并得以迅速推广.3.3 绝缘加工技术20世纪80年代,随着产品电压等级容量的提升和实验工程的增加,绝缘加工逐渐从金属加工中别离出来.现有龙门数控加工中央实现了绝缘加工的全自动化.3.4 绝缘枯燥和油处理技术油浸式变压器采用的是油纸绝缘结构.其核心工艺是绝缘材料的枯燥处理,以及变压器的真空脱水.气相枯燥：20世纪80年代中期,国内沈变、西变和保变三大变压器厂率先从瑞士Micafil公司引进气相枯燥设备.近年来煤油蒸发器又开发出内置式新产品,与传统的外置式蒸发器相比,两者各有利弊.变压器油处理：进入上个世纪80年代,随着国外先进油过滤设备的引进,国内油净化技术得到了长足开展.企业大多采用

12、了先进的真空喷雾净油法,它的去杂质和脱水效果是其他方法不能媲美的.3.5 节能技术就变压器节能技术开展历程看,中国变压器历经了S6、S7、S9、S11等几个系列的替代过程,目前S9型节能产品成为市场主流,而S11节能型产品的市场规模正在增长.在推广S11的市场过程中,S11的销售价格比S9的平均高出14.2%,所以价格仍是影响S11变压器普及推广的主要因素.目前,新S9产品虽已占据大局部市场,但随着经洗的开展,用户对“11型产品的需求逐步增长.S11型叠铁心变压器是在新S9成熟的技术根底上设计开发的,在保持产品可靠性的前提下,其性能指标有了较大提升.与传统的叠片式变压器相比,S11卷铁心配电变

13、压器具有节约原材料、节能、改善供电品质、噪音低和机械化程度高等特点.4变压器产品及技术开展趋势近年来,国外开发研制了全自动绕线机自动排线、自动张紧,提高了绕线的质量.直流换流变压器制造技术是目前世界变压器制造领域最尖端的技术之一,代表着变压器制造业的最高水平.总体来看,组合化、低损耗、低噪声、节能坯依、高可靠性将是未来变压器的发展方向.随着用户对电能质量的要求越来越高,是否会产生高次谐波、引起电压闪变和波动、对电网造成污染等也将成为判断变压器性能优劣的重要标准.止匕外,有利于环境美观的地下式变压器、防火性能好的干式变压器和低损耗的S11型油浸配电变压器等都将得到越来越广泛的应用.世界变压器技术

14、的开展目标是轻量、高效、高密度；片式化产品将获得进一步开展；高频、低损耗、小尺寸、低价位的电源变压器将占有大量市场；高压电源变压器市场前景广阔.在配电变压器制造中,随着铁心变压器的开展,将会研制出成套的自动化程度较高的卷铁心生产设备,包括剪切卷制、成型和退火设备.国内变压器将朝着以下方向开展：4.1 电压等级向特大型超高电压开展目前,变压器产品按电压等级分为高端变压器、220500kV变压器、110200kV变压器以及小于110kV的变压器.输变电线路的电压等级越高输变电水平越大,因而变压器整体开展方向是电压等级将向750kV、1000kV开展,主要应用在长距离输变电线路上.4.2 产品向节能

15、化、小型化、低噪声、高阻抗、防爆型开展这类产品主要以中小型为主,如目前在城网、农网改造中被推荐采用的新S9型配电变压器,还有卷铁心、非晶合金、全密封、组合、干式、高燃点油、SF6气体绝缘等变压器.4.3 超高压大型变压器向大容量、轻结构、三相式和组合式方向开展城市变电站因选址困难和负荷集中,使变电站的设计容量趋大、选用电压等级趋高,500kV变压器将进入城市中央区域.500kV单台容量将突破1500MV?A220kV单台容量将突破300MV?A35kV单台容量将突破31.5MV?A4.4 城网用变压器向高阻抗方向开展另外,城市用变压器应具备高可靠性和节能、环保、低噪声、小型化等特点.城市中的变

16、电站有时呈个性化设计,从而影响变压器的结构和外形、甚至冷却方式和型式.具体要求表现在：组合式.占地面积少,体检小,本钱低.模块化.标准模块化装配,通用性高,维修方便,供货迅速.智能化.可自行实现无功调节,远方监控,操作方便.艺术性.与环境相协调.可移动性.重量轻,灵活移位安装,方便操作,适用范围广.足够的防爆水平.4.5 配电变压器向小型化、卷铁心、非晶合金、常温超导方向发展以电力变压器为例,它的具体开展方向表现在：环保型全自冷变压器将逐步取代强油风冷或风冷变压器.地下河户内安装的变压器将逐步取代传统的户外型变压器.地下和水下配电变压器将逐步取代传统配电变压器.变压器技术经济指标将愈趋先进,高

17、导磁低损耗硅钢片将在配变范围内逐步取代传统硅钢片,非晶合金配电变压器的应用将更加广泛.紧凑型半地下化的预装式变电站或组合式变压器在配网中将逐年增加.难燃油电力变压器由于其可结合耐高温绝缘系统,具有小型化趋势,安装地点更具灵活性.超高压大容量变压器逐步进入城市中央区域.随着技术的成熟,电力电子器件性能的提升和本钱的降低,电力电子变压器将在多个领域内得到广泛的应用,将实现数字电网的远景目标.5变压器行业市场需求分析由于我国电网建设明显滞后于电源建设,加剧了电力供给紧张的局面.同时,由于主网架相对薄弱,以及电网结构不合理,也限制了对供电资源的调配水平.为全面解决电网建设滞后的问题,落实中央进一步扩大

18、内需、促进经济增长的部署,国富电网将投资规划由原来的“未来两年投资5500亿元调整为“未来两到三年投资1.16万亿元,年均投资额由2750亿元提升至3866亿元,提升幅度到达40%在电网建设中,主干电网建设将成为电网投资的重中之重,国内220kV及以上输电网建设在未来两三年将处于景气周期.受益于直流超高压线路的建设,500kV及以上产品的增长将有所提速,高压设备生产企业将明显受益,其中包括超高压变压器.根据我国电站向大机组开展的趋势以及当前的输电模式,未来50姒上的电站将直接与500kV输电线路相接,另外50喇与220kV输电线路连接.预计我国220kV及以上输电网建设在2021年2021年仍

19、将高速增长,2021年220kV及以上变压器的需求量将到达3.52亿kV?A,2021年之后,国内220kV及以上变压器的需求也将出现饱和,考虑到产品更新换代的问题,220kV及以上变压器年均需求量将维持在3.5亿kV?A5.1500kV变压器目前国内新建电厂中单机容量60万kW的机组已经成为主力机型,随着时间的推移,装机构成中60万kW大型机组的比重将上升.?电力系统技术导那么?规定,单机容量为500MWm上机组,一般宜直接接入500kV电压电网.根据中国电器工业协会的数据,2007年国内发电设备企业60万kM口100万kW火电机组白产量为5260万kW占当年火电设备总产量的比重到达53%6

20、0万kW机组占比的增加,意味着需要建设更多的500kV输电线路,中间变电容量也会有所增长.为了提升电网的稳定水平,国家电网公司方案在“十一五末期争取解开所有主网架重载输电主通道上的电磁环网,将累计翻开500/220kV电磁环网62处,而解开上述电磁环网的根本手段就是强化500kV电网结构,实现500kV与220kV分层分区运行.对于一些已经形成500kV电网主网架的大中城市,也存在随负荷的增加必须强化电网结构的问题.那些目前以220kV电网作为主网架的大中城市,也不排除未来建设500kV城市环网甚至双环网的可能.随着时间的推移,预计500kV变压器的更新需求也将逐渐增长,到2021年国内年需求

21、约为2.5亿kV?A,20212021年年均需求预计将维持在2.2亿kV?A的水平.5.2 直流换流变压器我国超高压直流输电的应用主要是为了解决能源中央和负荷中心地理位置相距较远的问题.水能和煤以资源是我国电力能源供给的两大支柱,其中水能资源主要分布在西部,而且开发程度很低,不到15%煤炭探明储量中华北和西北地区所占比例超过70%开发潜力非常巨大.而我国经济兴旺地区根本集中在京、津、冀、鲁、华东和华中东部四省以及南方的广东省,客观上需要从外部大规模调入能源.考虑到特高压直流输电线路的经济性明显好于500kV交流线路,我国制定了大规模建设高压直流输电线路的方案,包括800kV直流和500kV直流

22、输电工程.根据规划,到2021年800kV特高压直流线路将建设15回,总输送功率为1.02亿kW正在建设的31广东800kV和向家坝-上海800kV就是云南水电和金沙江水电送出特高压直流输电工程中的工程.预计到2021年,包括500kV和800kV在内的直流换流变压器的市场需求大约为400亿元.5.3 特高压交流变压器我国第一条特高压线路晋东南？南阳？荆门交流示范工程已于2021年底试运行.据了解,2021年前国网公司方案开工建设的工程还包括淮南？芜湖？浙北？上海、晋东南？南阳？荆门二回和荆门？武汉、晋东南？北京、晋东南？陕北等多项特高压工程.“十一五期间,国网公司特高压交流输变电工程建设线路将达4200km变电容量3900万kV?A到2021年,国网公司的目标是建成特高压交流变电站53座,变电容量3.36亿kV?A