變壓器的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢解讀

1、變壓器的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢隨著新增發(fā)電裝機的不斷增長，我國對各類變壓器的需求也持續(xù)增 長。近年來，國內(nèi)變壓器行業(yè)通過引進國外先進技術(shù)，使變壓器產(chǎn)品 品種、水平及高電壓變壓器容量都有了大幅提高。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的變壓器品種包括超高壓變壓器、換流變壓器、全密封式變壓器、環(huán)氧樹 脂干式變壓器、卷鐵心變壓器、組合式變壓器等。止匕外，隨著新材料、 新工藝的不斷應(yīng)用，國內(nèi)各變壓器制造企業(yè)還不斷研制和開發(fā)出各種 結(jié)構(gòu)形式的變壓器，以適應(yīng)市場發(fā)展。1變壓器行業(yè)規(guī)模和市場結(jié)構(gòu)分析目前，我國注冊的變壓器生產(chǎn)企業(yè)1000多家，有能力生產(chǎn)500kV 變壓器的企業(yè)不超過10家，其中包括特變電工的沈陽變壓器廠、衡 陽變壓器廠、西

2、安變壓器廠、保定天威保變電氣股份有限公司、常州 東芝變壓器有限公司、 重慶一ABB變壓器有限公司、上海阿爾斯通變 壓器有限公司等；能生產(chǎn) 220kV變壓器的企業(yè)不超過 30家，生產(chǎn) 110kV級的企業(yè)則有100家左右，其中年產(chǎn)超過百臺的企業(yè)有特變電 工衡變、沈變，保變、青島青波、華鵬等廠家；生產(chǎn)干式配電變壓器 的企業(yè)約有100家，生產(chǎn)能力在100萬kV?A以上的企業(yè)有順德、金 鄉(xiāng)、許繼、華鵬等廠家；生產(chǎn)箱式變壓器的企業(yè)有 600700家。我國變壓器行業(yè)規(guī)模龐大，但中小企業(yè)居多。根據(jù)截止2008年11月的統(tǒng)計，我國變壓器行業(yè)內(nèi)共有企業(yè) 1589個，工業(yè)總產(chǎn)值超過 1億的只有130多家，員工人數(shù)超

3、過2000人的只有16家。根據(jù)統(tǒng)計， 銷售收入最高的保定天威達到了 107.9億元，占全行業(yè)的5.86%,前 10名企業(yè)的累計份額為20.6%。近年來，通過技術(shù)改造、兼并重組和 擴張等方式，我國變壓器類產(chǎn)品的生產(chǎn)能力大幅度提升。例如，特變 電工擁有沈陽、衡陽、新蹌、天津生產(chǎn)廠,西電公司擁有西安、常州 生產(chǎn)廠，保定天威擁有保定、秦皇島、合肥等生產(chǎn)廠。三個集團變壓 器類產(chǎn)品的生產(chǎn)能力均接近或超過 80000MV?A。與此同時，以華鵬、 達馳、青島、錢江等企業(yè)為代表的生產(chǎn)企業(yè)也在逐步地擴大自己的生 產(chǎn)規(guī)模，提高自己的生產(chǎn)能力，年生產(chǎn)能力均在千萬千瓦時以上。中國電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展吸弓I 了國際上的電工

4、裝備跨國公司在 中國投資，近年來在我國建立的變壓器合資生產(chǎn)企業(yè)，如 ABB、西 門子、阿海法、東芝、曉星等，在中國變壓器市場上尤其是在高電壓 等級產(chǎn)品上占有一定的份額。目前，在中國境內(nèi)生產(chǎn)變壓器的企業(yè)主要分為四大陣營：ABB、阿海法、西門子、東芝等幾大跨國集團公司以絕對優(yōu)勢形成了第一陣 營，占據(jù)20%30%的市場份額，且市場份額仍在不斷擴大；保變、 西變、特變等國內(nèi)大型企業(yè)通過提升產(chǎn)品的技術(shù)水平和等級，占有 30%40%的市場份額；以江蘇華鵬變壓器有限公司、順特電氣有限公司、青島青波變壓器股份有限公司、常州變壓器廠、山東達馳電氣股份有限公司、杭州錢江電氣集團有限公司等為代表的制造廠商形成 了第

5、三陣營；不少民營企業(yè)由于經(jīng)營機制靈活，沒有非生產(chǎn)性的負擔(dān)， 也形成了一定的市場份額，形成第四陣營。隨著行業(yè)的競爭越來越激烈，我國變壓器企業(yè)一方面面臨研發(fā)設(shè) 計、品牌塑造、高新技術(shù)專業(yè)人才引進、跨國營銷體系的建立等方面 的挑戰(zhàn)，這些都需要有創(chuàng)新的眼光和創(chuàng)新的能力作支撐；另一方面， 面對外資企業(yè)進入本土市場，國內(nèi)變壓器大企業(yè)競相兼并重組， 小企 業(yè)則陷入價格戰(zhàn)中，生存狀況不佳。因此，我國變壓器企業(yè)必須嚴(yán)格 規(guī)范企業(yè)管理,滿足國際化經(jīng)營對企業(yè)的新要求；同時，盡快突破高 端技術(shù)，拓展新市場。2我國變壓器產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀電力變壓器。目前，已在系統(tǒng)運行的代表性產(chǎn)品包括：1150kV、1200MV?A, 735

6、765kV、800MV?A , 400500kV、3 © 750MV?A 或10 550MV?A, 220kV、30 1300MV?A 電力變壓器；直流輸電士 500kV、400MV?A換流變壓器。電力變壓器主要為油浸式，產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)芯式和殼式兩類。芯式生產(chǎn)量占 95%,殼式只占5%。芯式與殼式 相互間并無壓倒性的優(yōu)點，只是芯式工藝相對簡單，因而為大多數(shù)企 業(yè)采用，而殼式結(jié)構(gòu)與工藝都要更為復(fù)雜，只有傳統(tǒng)性工廠采用。殼式特別適用于高電壓、大容量，其絕緣、機械及散熱都有優(yōu)點且適宜 山區(qū)水電站的運輸，因而仍有其生命力。配電變壓器。國外配電變壓器容量能達到到2500kV?A,有圓形與橢圓形鐵心

7、型式。圓形的占絕大多數(shù)，橢圓形的由于 M0小，因而 用料可以減少，其對應(yīng)線圈為橢圓形。低壓線圈有線繞式與箔式，油 箱有帶散熱管的與波紋式的。干式變壓器。近來來，干式變壓器在國內(nèi)得到迅猛發(fā)展，在京、 滬、穗、深等大城市，干變已經(jīng)占到50%,而在其它大中城市也已經(jīng) 占到20%。干變有四種結(jié)構(gòu)：環(huán)氧樹脂澆注、加填料澆注、繞包、浸 漬式。目前，歐美廣泛采用開敞通風(fēng)式 H級干式變壓器，是在浸漬 式基礎(chǔ)上吸取了繞包式結(jié)構(gòu)的特點并采用 Nomex紙后發(fā)展起來的新 型H級干變，由于售價高，在我國尚未推廣。目前，國內(nèi)通過短路 試驗容量最大的干式配電變壓器是 2500kV?A、10/0.4kV;通過短路 試驗容量

8、最大的干式電力變壓器是 16000kV?A、35/10kV。非晶合金變壓器。非晶合金變壓器雖然抗短路性能差、噪音大， 但是節(jié)能，因此未來發(fā)展前景可觀。國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)掌握非晶合金 變壓器鐵心生產(chǎn)技術(shù)。目前，置信電氣參股40%的日港置信具有30004000t的鐵心年產(chǎn)能力，是國內(nèi)最大的非晶合金變壓器鐵心生產(chǎn) 企業(yè)，但其產(chǎn)品基本直供給置信電氣，能夠滿足置信電氣30004000 臺500kV?A非晶合金變壓器的生產(chǎn)需求。除置信電氣以外，我國其 他知名變壓器生產(chǎn)企業(yè)，如順特電氣、江蘇華鵬、特變電工、杭州錢 江電器集團、天威保變、西變等均掌握了非晶合金變壓器的生產(chǎn)技術(shù)， 但由于市場容量及鐵心供應(yīng)等問題，

9、 均未進行大規(guī)模生產(chǎn)。然而一旦 市場容量擴大、鐵心供應(yīng)增加，以上變壓器企業(yè)要擴大非晶合金變壓 器產(chǎn)能易如反掌?？傮w上，鐵心及變壓器的生產(chǎn)技術(shù)并不是制約我國 推廣非晶合金變壓器的關(guān)鍵性因素，非晶合金帶材的突破才能促成產(chǎn) 品質(zhì)的飛躍。卷鐵心變壓器。目前，卷鐵心變壓器的生產(chǎn)主要集中在 10kV級, 容量一般小于 800kV?A,也試制了 1600kV?A,但電力部門采購以 315kV?A以下的容量居多，適合用于農(nóng)網(wǎng)。全國現(xiàn)有卷鐵心變壓器生 產(chǎn)廠200多家，有一定規(guī)模的占20%。全國強卷鐵心變壓器生產(chǎn)能力 約為1600萬kV?A，但實際產(chǎn)量較低。3我國變壓器制造技術(shù)現(xiàn)狀總體來看，中國變壓器行業(yè)總體產(chǎn)品

10、技術(shù)水平有了明顯進步，但與國外產(chǎn)品相比，還存有一定差距，某些核心技術(shù)和產(chǎn)品對進口的依 賴性依然很高。3.1 鐵心制造技術(shù)國內(nèi)各企業(yè)主要是通過改善自己的剪切設(shè)備來改進鐵心的生產(chǎn)技術(shù)，目前鐵心制造技術(shù)有以下變化：鐵心柱采用嵌下鈍工藝。與常規(guī)工藝相比可節(jié)省大量的芯柱疊裝時間，提高鐵心疊裝質(zhì)量，該工藝適用于配電變壓器鐵心的自動化生產(chǎn)。多級接縫鐵心的應(yīng)用。近年來，設(shè)計上為降低鐵心接縫處的空載損耗，逐漸將傳統(tǒng)的 單一接縫改為多級接縫。國內(nèi)變壓器企業(yè)多采取局部階梯接縫的做法，不僅能降低變壓器空載損耗15%以上，而且能降低噪聲3%4%c鐵心片加工技術(shù)。20世紀(jì)70年代初，國內(nèi)各變壓器生產(chǎn)企業(yè)均采用國產(chǎn)硅鋼片縱

11、剪線和多剪床組成的簡易硅鋼片橫剪線。 目前，國內(nèi) 運行的硅鋼片橫剪切線除喬格公司獨占鰲頭外， 瑞士阿爾斯通公司的產(chǎn)品也占有一席之地。3.2 繞組制造技術(shù)20世紀(jì)90年代西變引進了法國阿爾斯通公司及日本日立國分工 廠技術(shù)后，便正式推行了繞組組裝工藝。目前，西變已建有繞組組裝 工藝場地。這項工藝也逐漸為全國各變壓器廠家青睞， 并得以迅速推 廣。3.3 絕緣加工技術(shù)20世紀(jì)80年代，隨著產(chǎn)品電壓等級容量的提高和實驗項目的增 加，絕緣加工逐漸從 金屬加工中分離出來。現(xiàn)有龍門數(shù)控加工中心實 現(xiàn)了絕緣加工的全自動化。3.4 絕緣干燥和油處理技術(shù)油浸式變壓器采用的是油紙絕緣結(jié)構(gòu)。其核心工藝是絕緣材料的 干燥

12、處理，以及變壓器的真空脫水。氣相干燥：20世紀(jì)80年代中期，國內(nèi)沈變、西變和保變?nèi)笞?壓器廠率先從瑞士 Micafil公司引進氣相干燥設(shè)備。近年來煤油蒸發(fā) 器又開發(fā)出內(nèi)置式新產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的外置式蒸發(fā)器相比，兩者各有利 弊。變壓器油處理：進入上個世紀(jì) 80年代，隨著國外先進油過濾設(shè) 備的引進，國內(nèi)油凈化技術(shù)得到了長足發(fā)展。 企業(yè)大多采用了先進的 真空噴霧凈油法，它的去雜質(zhì)和脫水效果是其他方法不能媲美的。3.5 節(jié)能技術(shù)就變壓器節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程看，中國變壓器歷經(jīng)了S6、S7、S9、S11等幾個系列的替代過程，目前 S9型節(jié)能產(chǎn)品成為市場主流，而 S11節(jié)能型產(chǎn)品的市場規(guī)模正在增長。在推廣S11的

13、市場過程中，S11 的銷售價格比S9的平均高出14.2%,所以價格仍是影響S11變壓器 普及推廣的主要因素。目前，新S9產(chǎn)品雖已占據(jù)大部分市場，但隨著 經(jīng)濟的發(fā)展,用 戶對“11”型產(chǎn)品的需求逐步增長。S11型疊鐵心變壓器是在新 S9 成熟的技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的，在保持產(chǎn)品可靠性的前提下，其性能 指標(biāo)有了較大提高。與傳統(tǒng)的疊片式變壓器相比，S11卷鐵心配電變壓器具有節(jié)約原材料、節(jié)能、改善供電品質(zhì)、噪音低和機械化程度高 等特點。4變壓器產(chǎn)品及技術(shù)發(fā)展趨勢近年來，國外開發(fā)研制了全自動繞線機自動排線、自動張緊，提 高了繞線的質(zhì)量。直流換流變壓器制造技術(shù)是目前世界變壓器制造領(lǐng) 域最尖端的技術(shù)之一，代表

14、著變壓器制造業(yè)的最高水平。總體來看， 組合化、低損耗、低噪聲、節(jié)能豆儂、高可靠性將是未來變壓器的發(fā) 展方向。隨著用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高，是否會產(chǎn)生高次諧波、 引起電壓閃變和波動、對電網(wǎng)造成污染等也將成為判斷變壓器性能優(yōu) 劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。止匕外，有利于環(huán)境美觀的地下式變壓器、防火性能好 的干式變壓器和低損耗的 S11型油浸配電變壓器等都將得到越來越廣泛的應(yīng)用。世界變壓器技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是輕量、高效、高密度；片式化產(chǎn)品 將獲得進一步發(fā)展；高頻、低損耗、小尺寸、低價位的電源變壓器將 占有大量市場；高壓電源變壓器市場前景廣闊。在配電變壓器制造中， 隨著鐵心變壓器的發(fā)展，將會研制出成套的自動化程度較高

15、的卷鐵心 生產(chǎn)設(shè)備，包括剪切卷制、成型和退火設(shè)備。國內(nèi)變壓器將朝著以下方向發(fā)展：4.1 電壓等級向特大型超高電壓發(fā)展目前，變壓器產(chǎn)品按電壓等級分為高端變壓器、220500kV變壓器、110200kV變壓器以及小于110kV的變壓器。輸變電線路的 電壓等級越高輸變電能力越大，因而變壓器整體發(fā)展方向是電壓等級 將向750kV、1000kV發(fā)展，主要應(yīng)用在長距離輸變電線路上。4.2 產(chǎn)品向節(jié)能化、小型化、低噪聲、高阻抗、防爆型發(fā)展這類 產(chǎn)品主要以中小型為主，如目前在城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造中被推薦采用的新 S9型配電變壓器，還有卷鐵心、非晶合金、全密封、組合、干式、 高燃點油、SF6氣體絕緣等變壓器。4.3

16、超高壓大型變壓器向大容量、輕結(jié)構(gòu)、三相式和組合式方向 發(fā)展城市變電站因選址困難和負荷集中，使變電站的設(shè)計容量趨大、 選用電壓等級趨高，500kV變壓器將進入城市中心區(qū)域。500kV單臺 容量將突破1500MV?A, 220kV單臺容量將突破 300MV?A , 35kV單 臺容量將突破31.5MV?A。4.4 城網(wǎng)用變壓器向高阻抗方向發(fā)展另外，城市用變壓器應(yīng)具備高可靠性和節(jié)能、環(huán)保、低噪聲、小 型化等特點。城市中的變電站有時呈個性化設(shè)計， 從而影響變壓器的 結(jié)構(gòu)和外形、甚至冷卻方式和型式。具體要求表現(xiàn)在：組合式。占 地面積少，體檢小，成本低。模塊化。標(biāo)準(zhǔn)模塊化裝配，通用性高， 維修方便，供貨迅

17、速。智能化?？勺孕袑崿F(xiàn)無功調(diào)節(jié)，遠方監(jiān)控， 操作方便。藝術(shù)性。與環(huán)境相協(xié)調(diào)。可移動性。重量輕，靈活移 位安裝，方便操作，適用范圍廣。足夠的防爆能力。4.5 配電變壓器向小型化、卷鐵心、非晶合金、常溫超導(dǎo)方向發(fā) 展以電力變壓器為例，它的具體發(fā)展方向表現(xiàn)在：環(huán)保型全自冷變 壓器將逐步取代強油風(fēng)冷或風(fēng)冷變壓器。 地下河戶內(nèi)安裝的變壓器 將逐步取代傳統(tǒng)的戶外型變壓器。地下和水下配電變壓器將逐步取 代傳統(tǒng)配電變壓器。變壓器技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)將愈趨先進.高導(dǎo)磁低損 耗硅鋼片將在配變范圍內(nèi)逐步取代傳統(tǒng)硅鋼片，非晶合金配電變壓器 的應(yīng)用將更加廣泛。緊湊型半地下化的預(yù)裝式變電站或組合式變壓 器在配網(wǎng)中將逐年增加。難燃

18、油電力變壓器由于其可結(jié)合耐高溫絕 緣系統(tǒng)，具有小型化趨勢，安裝地點更具靈活性。超高壓大容量變 壓器逐步進入城市中心區(qū)域。隨著技術(shù)的成熟，電力電子器件性能 的提高和成本的降低，電力電子變壓器將在多個領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng) 用，將實現(xiàn)數(shù)字電網(wǎng)的遠景目標(biāo)。5變壓器行業(yè)市場需求分析由于我國電網(wǎng)建設(shè)明顯滯后于電源建設(shè)， 加劇了電力供應(yīng)緊張的 局面。同時，由于主網(wǎng)架相對薄弱，以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，也限制了 對供電資源的調(diào)配能力。為全面解決電網(wǎng)建設(shè)滯后的問題，落實中央進一步擴大內(nèi)需、促 進經(jīng)濟增長的部署，國 家電網(wǎng)將投資規(guī)劃由原來的“未來兩年投資 5500億元”調(diào)整為“未來兩到三年投資1.16萬億元”，年均投資額

19、由 2750億元提高至3866億元，提高幅度達到40%。在電網(wǎng)建設(shè)中，主 干電網(wǎng)建設(shè)將成為電網(wǎng)投資的重中之重，國內(nèi) 220kV及以上輸電網(wǎng) 建設(shè)在未來兩三年將處于景氣周期。受益于直流超高壓線路的建設(shè)， 500kV及以上產(chǎn)品的增長將有所提速，高壓設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)將明顯受 益，其中包括超高壓變壓器。按照我國電站向大機組發(fā)展的趨勢以及當(dāng)前的輸電模式，未來50%以上的電站將直接與500kV輸電線路相接，另外50%則與220kV 輸電線路連接。預(yù)計我國 220kV及以上輸電網(wǎng)建設(shè)在2009年2010 年仍將高速增長，2011年220kV及以上變壓器的需求量將達到 3.52 億kV?A , 2012年之后，國

20、內(nèi)220kV及以上變壓器的需求也將出現(xiàn)飽 和，考慮到產(chǎn)品更新?lián)Q代的問題，220kV及以上變壓器年均需求量將 維持在3.5億kV?A。5.1500kV變壓器目前國內(nèi)新建電廠中單機容量 60萬kW的機組已經(jīng)成為主力機 型，隨著時間的推移，裝機構(gòu)成中60萬kW大型機組的比重將上升。電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定，單機容量為 500MW及以上機組，一般宜直接接入500kV電壓電網(wǎng)。根據(jù)中國電器工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2007年國內(nèi)發(fā)電設(shè)備企業(yè)60萬kW和100萬kW火電機組的產(chǎn)量為5260 萬kW,占當(dāng)年火電設(shè)備總產(chǎn)量的比重達到 53%。60萬kW機組占比 的增加，意味著需要建設(shè)更多的 500kV輸電線路，中間變電容量

21、也 會有所增長。為了提高電網(wǎng)的穩(wěn)定水平，國家電網(wǎng)公司計劃在“十一五”末期 爭取解開所有主網(wǎng)架重載輸電主通道上的電磁環(huán)網(wǎng)，將累計打開 500/220kV電磁環(huán)網(wǎng)62處，而解開上述電磁環(huán)網(wǎng)的基本手段就是強化500kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)500kV與220kV分層分區(qū)運行。對于一些已經(jīng)形成500kV電網(wǎng)主網(wǎng)架的大中城市，也存在隨負 荷的增加必須強化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的問題。那些目前以220kV電網(wǎng)作為主網(wǎng)架的大中城市，也不排除未來建設(shè) 500kV城市環(huán)網(wǎng)甚至雙環(huán)網(wǎng)的 可能。隨著時間的推移，預(yù)計 500kV變壓器的更新需求也將逐漸增 長，到2010年國內(nèi)年需求約為2.5億kV?A, 20102015年年均需求 預(yù)計將

22、維持在2.2億kV?A的水平。5.2 直流換流變壓器我國超高壓直流輸電的應(yīng)用主要是為了解決能源中心和負荷中心地理位置相距較遠的問題。水能和煤米資源是我國電力能源供應(yīng)的 兩大支柱，其中水能資源主要分布在西部，而且開發(fā)程度很低，不到 15%;煤炭探明儲量中華北和西北地區(qū)所占比例超過70%,開發(fā)潛力非常巨大。而我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)基本集中在京、津、冀、魯、華東和 華中東部四省以及南方的 廣東省,客觀上需要從外部大規(guī)模調(diào)入能 源。考慮到特高壓直流輸電線路的經(jīng)濟性明顯好于 500kV交流線路， 我國制定了大規(guī)模建設(shè)高壓直流輸電線路的計劃，包括 800kV直流 和500kV直流輸電工程。根據(jù)規(guī)劃，到2020年

23、800kV特高壓直流線 路將建設(shè)15回，總輸送功率為1.02億kW。正在建設(shè)的云南-廣東 800kV和向家壩上海800kV就是云南水電和金沙江水電送出特高 壓直流輸電工程中的項目。 預(yù)計到2015年，包括500kV和800kV在 內(nèi)的直流換流變壓器的市場需求大約為 400億元。5.3 特高壓交流變壓器我國第一條特高壓線路晉東南？南陽？荊門交流示范工程已于 2008年底試運行。據(jù)了解，2010年前國網(wǎng)公司計劃開工建設(shè)的項目 還包括淮南？蕪湖？浙北？上海、晉東南？南陽？荊門二回和荊門？ 武漢、晉東南？韭豆、晉東南？陜北等多項特高壓工程。“十一五” 期間，國網(wǎng)公司特高壓交流輸變電工程建設(shè)線路將達4200km,變電容量3900萬kV?A。到2020年，國網(wǎng)公司的目標(biāo)是建成特高壓交流 變電站53座，變電容