變壓器的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢

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、水平與高電壓變壓器容量都有了大幅提高。國企業(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。此外，隨著新材料、新工藝的不斷應(yīng)用，國各變壓器制造企業(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變壓器廠、變壓器廠、變壓器廠、天威保變電氣股份

2、、東芝變壓器、ABB變壓器、阿爾斯通變壓器等；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、變，保變、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、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)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)超過2000人的只有16家。根據(jù)統(tǒng)計，銷售收入最高的天威達到了107.9億元，占全行業(yè)的5.86%，前10名企業(yè)的累

3、計份額為20.6%。近年來，通過技術(shù)改造、兼并重組和擴等方式，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、生產(chǎn)廠，西電公司擁有、生產(chǎn)廠，天威擁有、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、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)展吸引了國際上的電工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?，m、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，在中國境生產(chǎn)變壓器的企業(yè)主要分為

4、四大陣營：ABB、阿?，m、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；以華鵬變壓器、順特電氣、青波變壓器股份、變壓器廠、達馳電氣股份、錢江電氣集團等為代表的制造廠商形成了第三陣營；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，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

5、資企業(yè)進入本土市場，國變壓器大企業(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)必須嚴格規(guī)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，735765kV、800MV?A，400500kV、3750MV?A或1550MV?A，220kV、31300MV?A電力變壓器；直流輸電±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

6、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、機械與散熱都有優(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

7、開敞通風式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5

8、00kV?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、華鵬、特變電工、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)，但由于市場容量與鐵心供應(yīng)等問題，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。總體上，鐵心與變壓器的生產(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)。

9、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：鐵心柱采用嵌下軛工藝。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。

10、國變壓器企業(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%。鐵心片加工技術(shù)。20世紀70年代初，國各變壓器生產(chǎn)企業(yè)均采用國產(chǎn)硅鋼片縱剪線和多剪床組成的簡易硅鋼片橫剪線。目前，國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90年代西變引進了法國阿爾斯通公司與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

11、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處理，以與變壓器的真空脫水。氣相干燥：20世紀80年代中期，國變、西變和保變?nèi)笞儔浩鲝S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80年代，隨著國外先進油過濾設(shè)備的引進，國油凈化技術(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、S

12、11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變壓器普與推廣的主要因素。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)品與技術(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、自動緊

13、，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)能環(huán)保、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)劣的重要標準。此外，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

14、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變壓器以與小于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

15、、干式、高燃點油、SF6氣體絕緣等變壓器。4.3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。標準模塊化裝配，通用性

16、高，維修方便，供貨迅速。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)?？梢苿有?。重量輕，靈活移位安裝，方便操作，適用圍廣。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冷或風冷變壓器。地下河戶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)濟指標將愈趨先進，高導磁低損耗硅鋼片將在配變圍逐步取代傳統(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裝式變電站或組合式變壓器在配網(wǎng)中將逐年增加。難燃油電力變壓

17、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)域得到廣泛的應(yīng)用，將實現(xiàn)數(shù)字電網(wǎng)的遠景目標。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)緊的局面。同時，由于主網(wǎng)架相對薄弱，以與電網(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”，年均投資額由2750億元提高至3866億元，提

18、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220kV與以上輸電網(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與以上產(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)展的趨勢以與當前的輸電模式，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。預計我國220kV與以上輸電網(wǎng)建設(shè)在2009年2010年仍將高速增長，2011年220kV與以上變壓器的需求量將達到3.52億kV?A，2012年之后，國220kV與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

19、題，220kV與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)導則規(guī)定，單機容量為500MW與以上機組，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

20、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，預計500kV變壓器的更新需求也將逐漸增長，到2010年國年需求約為2.5億kV?A，20102015年年均需求預計將維持在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

21、位置相距較遠的問題。水能和煤炭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與南方的省，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800kV和向家壩800kV就是水電和金沙江水電送出特高壓

22、直流輸電工程中的項目。預計到2015年，包括500kV和800kV在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？交流示工程已于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？浙北？、晉東南？二回和？、晉東南？、晉東南？陜北等多項特高壓工程?！笆晃濉逼陂g，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)公司的目標是建成特高壓交流變電站53座，變電容量3.36億kV?A，線路長度4.45萬km。南網(wǎng)公司也有類似計劃，預計到2030年建成“五交二直”的特高壓電網(wǎng)。與800kV直流換流變壓器一樣，1000kV特高壓變壓器也是單相變壓器，單臺容量為100萬kV?A，三臺為一組。根據(jù)國網(wǎng)公司計劃在2010年投運的特高壓變電容量推算，除去晉東南？示性項目已經(jīng)確定的8臺，2010年前還將需要約30臺。如果考慮到備用變壓器，以與南網(wǎng)公司的特高壓項目，所需特高壓變壓器將達到40臺。2011年2020年，國網(wǎng)公司特高壓變電容量將投運約3億kV?A，對特高壓變壓器的總需求將達到300臺，總金額可達120億元?？紤]到南網(wǎng)公司的特高壓建設(shè)，我們估計2011年2020年國1000kV特高壓變壓器市場總需求可