卷铁芯变压器在宁夏地区推广的必要性

摘要：推广节能环保变压器是建设节约型社会的必然趋势，该文分析了对宁夏隆德县和全自治区推广卷铁芯变压器的必要性和可能性。

关键词：卷铁芯变压器；节能；空载损耗

中图分类号：TM41 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2008)04-0020-02

　　电力变压器是供配电系统中的重要设备，同时也是电力系统中损耗较高的设备。宁夏农村电力负荷分布广、负荷率低，目前宁夏农村的变压器大多采用的是S9型配电变压器，相比卷铁芯变压器，其空载损耗较高、噪音大等，这对宁夏隆德县地区经济相对落后的状况是不利的。因此在宁夏隆德县地区，进一步推广节能型配电变压器已是势在必行。从宁夏农网目前的经济实力来看，近期宜首先选用卷铁芯变压器。由于该型变压器的空载损耗比S9型低30%以上，空载电流也大幅度降低，而负载损耗与S9型相当，因此特别适用于高峰负荷时间短的农村配电网和居民用户。原国家经贸委及国家电力公司都曾发文要求在农村电网建设与改造工程中，推广使用卷铁芯变压器，但宁夏隆德县地区，因当时条件所限，未能实现大面积推广使用。现在情况已有明显改变，完全具备了大面积使用卷铁芯变压器的可能性与必要性。

1 卷铁芯变压器的特点

　　卷铁芯（又称环形铁芯）变压器的结构不同于叠片铁芯变压器，它是用宽窄不等或渐宽渐窄的硅钢片带材，绕制成断面为阶梯圆形或接近圆形的变压器铁芯，可制成单相或三相铁芯，可以组成三相三柱或三相五柱式铁芯。绕制后需经一定程序的退火处理，高低压线圈须在铁芯上用独特的方法绕制成型。卷铁芯无需消耗接缝的磁化容量。

　　在同等材料及同等磁密下，卷铁芯每公斤消耗的磁化功率小，降低了空载激磁功率，提高了功率因数，减少了电网无功损耗，改善了电网供电品质。

　　卷铁芯充分利用了硅钢片的方向性，减少了因磁路与硅钢片取向不一致所增加的损耗。

　　在同等截面下，卷铁芯的外框四角为圆型，见图1。且三个芯柱的断面均为阶梯圆形或近似圆形；内框贴合处有两个对磁路几乎没有影响的三角空间。卷铁芯的重量比叠片式铁芯可减少10%～12%。经合理的退火处理后，可降低空载损耗。

　　图1 环型铁芯外形

　　A：硅钢片自身损耗 B：S11卷铁芯损耗 C：新日铁研究所卷铁芯损耗 D：叠片式铁芯损耗

　　图2 三相铁芯成型后在不同磁密下的单位损耗（50Hz时）
　　

　　卷铁芯的加工工艺更适宜采用薄型硅钢片，因而能充分发挥薄型硅钢片的良好磁化特性，减少涡流损耗，提高变压器的性能水平。叠片式铁芯很难利用这一优势。

　　卷铁芯由于自身是一个无需紧固的整体，提高了抗短路能力，并在运行时不会出现叠片式铁芯因接缝和铁芯夹紧后产生不平整，而发出噪声，运行时仅有硅钢片磁伸缩的振幅，所产生的低微噪声，可以称为环保型“绿色变压器”。

　　从卷铁芯变压器的特点可以看出，与传统S9叠片式变压器相比具有以下优势。

　　S11卷铁芯变压器比S9系列叠片式铁芯变压器的节能效果明显提高。S11比S9空载损耗下降30%～40%，空载电流降低70%～80%，噪音降低7～10dB。

2 推广卷铁芯变压器的技术保障

　　2.1 技术、工艺保障

　　目前国际上生产卷铁芯变压器的制造商不少，但因国外用户情况不同，大多生产单相变压器，而且生产的卷铁芯不是全封闭的，而是将卷成的铁芯在铁轭长边临近转弯处切断，待退火后，再每次取3～5mm厚的铁芯插入预先绕制好的线圈中，铁芯全部插入后再紧固成型。这种工艺生产的产品，虽然已比叠片式铁芯的性能提高了不少，但由于铁芯插入线圈时，要把断开点拨开足够宽度，使铁芯第二次产生应力，增大了有功损失和无功损失，工艺系数劣化到1.2以上。我国则基本上采取保持完整封闭形状的工艺，因此工艺系数最高已达到1.05。

　　2.2 生产方面

　　目前国内变压器行业已有了很大发展，变压器专用制造设备的生产厂家也很普遍。改革开放以后，变压器行业进口了一批国外先进的专用设备，为国内变压器专用设备制造业的发展打下了基础；“十一五”期间变压器专用设备还会有进一步发展，设备的质量和可靠性还在不断提高，生产工艺和产品外观也在不断改善，设备标准相继制订，我国变压器专用设备，逐步成为国内名牌或发展为国际名牌产品。生产卷铁芯变压器的专用设备也在不断发展，一些先进设备如数控曲线剪带机、卷带机也已投入实际生产。这一切都为宁夏隆德县应用卷铁芯变压器打下良好基础，但是目前自治区尚未建成较大规模的生产厂家，若大面积推广这种节能产品，需要向外省采购，因而会增加成本。建议有关部门综合考虑，以多种、灵活的方式引进先进技术，在自治区内生产这种性价比较高的节能型卷铁芯配电变压器。

　　目前市场上的S11型配变，厂与厂之间的损耗水平还有差异，所以初期采购时需要加以注意，建议有关部门制定相应的技术参数要求，加以规范。

3 使用的可能性和必要性

　　宁夏隆德县地区电网经过农网改造，S9型配电变压器、卷铁芯变压器等全面取代了高耗能的旧系列配电变压器。目前农网使用的配电变压器，主要还是以新S9型居多，容量一般不超过1600kVA。与旧型变压器相比，虽然有较好的经济指标，并能通过短路试验，已经有较高的可靠性，但是大部分仍然存在空载损耗较高的缺陷，不符合当前节能减排的基本国策，也不能完全适应农网发展的需要。按照“十一五”规划的要求，建设资源节约型社会是我国经济社会发展的目标之一，这就要求配电变压器要向节能化、小型化、低噪音方向发展。因此，推广应用卷铁芯变压器既有可能性，又有必要性。

　　变压器的铁磁损耗，是与负荷大小无关的固定值，只要运行就会发生空载损耗。城乡居民对连续供电的要求越来越高，步入现代化生活的居民对停电的耐受力越来越低，因此配电变压器一经投运，几乎就没有“休息”的机会。所以空载损耗是常年累月都在发生的损耗，而空载损耗的降低，就是为供电部门降低了成本，就是为国家节约了能源。目前，宁夏隆德县地区已经实现一户一表供电，通过各种形式也基本做到了收费到户，电能表前的一切损耗也已统归供电部门承担，变压器的空载损耗将每时每刻地影响经济效益，及节能减排工作的成绩。以500kVA配电变压器为例，对S9型和S11型变压器进行空载损耗的比较，S9的空载损耗高达1000W，而S11卷铁心变压器只有580W。S11与S9相比，仅空载损耗一项就降低420W，1年合计节约3679kWh。如电费按0.5元/kWh计算，节能收益可达1839元/年。S9的无功空载电流是总电流的1.4%，而S11的无功空载电流是总电流的0.15%，S11的这个项目比S9降低了1.25%，年节能3274kWh，节约金额达1637元/年。在变压器的维护上，S9等老式变压器的油处理费为200元/年左右，而S11仅为80元左右，可降低120元。将上述各项综合起来，使用S11型卷铁心变压器，每年节约各种费用总额可达4000元左右。如果一个县供电公司所辖供电区域内，有1000台S9型变压器，就意味着每年有400万元不知不觉地丢失了。