摘要：推廣節(jié)能環(huán)保變壓器是建設(shè)節(jié)約型社會的必然趨勢，該文分析了對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：卷鐵芯變壓器；節(jié)能；空載損耗

中圖分類號：TM41 文獻標志碼：B 文章編號：1003-0867(2008)04-0020-02

　　電力變壓器是供配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，同時也是電力系統(tǒng)中損耗較高的設(shè)備。寧夏農(nóng)村電力負荷分布廣、負荷率低，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，這對寧夏隆德縣地區(qū)經(jīng)濟相對落后的狀況是不利的。因此在寧夏隆德縣地區(qū)，進一步推廣節(jié)能型配電變壓器已是勢在必行。從寧夏農(nóng)網(wǎng)目前的經(jīng)濟實力來看，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，而負載損耗與S9型相當，因此特別適用于高峰負荷時間短的農(nóng)村配電網(wǎng)和居民用戶。原國家經(jīng)貿(mào)委及國家電力公司都曾發(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)，因當時條件所限，未能實現(xiàn)大面積推廣使用。現(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

　　卷鐵芯（又稱環(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，高低壓線圈須在鐵芯上用獨特的方法繞制成型。卷鐵芯無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，見圖1。且三個芯柱的斷面均為階梯圓形或近似圓形；內(nèi)框貼合處有兩個對磁路幾乎沒有影響的三角空間。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 環(huán)型鐵芯外形

　　A：硅鋼片自身損耗 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

　　圖2 三相鐵芯成型后在不同磁密下的單位損耗（50Hz時）
　　

　　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。

　　卷鐵芯由于自身是一個無需緊固的整體，提高了抗短路能力，并在運行時不會出現(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，運行時僅有硅鋼片磁伸縮的振幅，所產(chǎn)生的低微噪聲，可以稱為環(huán)保型“綠色變壓器”。

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

　　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

　　目前國際上生產(chǎn)卷鐵芯變壓器的制造商不少，但因國外用戶情況不同，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厚的鐵芯插入預先繞制好的線圈中，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，但由于鐵芯插入線圈時，要把斷開點撥開足夠?qū)挾龋硅F芯第二次產(chǎn)生應(yīng)力，增大了有功損失和無功損失，工藝系數(shù)劣化到1.2以上。我國則基本上采取保持完整封閉形狀的工藝，因此工藝系數(shù)最高已達到1.05。

　　2.2 生產(chǎn)方面

　　目前國內(nèi)變壓器行業(yè)已有了很大發(fā)展，變壓器專用制造設(shè)備的生產(chǎn)廠家也很普遍。改革開放以后，變壓器行業(yè)進口了一批國外先進的專用設(shè)備，為國內(nèi)變壓器專用設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)；“十一五”期間變壓器專用設(shè)備還會有進一步發(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)品外觀也在不斷改善，設(shè)備標準相繼制訂，我國變壓器專用設(shè)備，逐步成為國內(nèi)名牌或發(fā)展為國際名牌產(chǎn)品。生產(chǎn)卷鐵芯變壓器的專用設(shè)備也在不斷發(fā)展，一些先進設(shè)備如數(shù)控曲線剪帶機、卷帶機也已投入實際生產(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)廠家，若大面積推廣這種節(jié)能產(chǎn)品，需要向外省采購，因而會增加成本。建議有關(guān)部門綜合考慮，以多種、靈活的方式引進先進技術(shù)，在自治區(qū)內(nèi)生產(chǎn)這種性價比較高的節(jié)能型卷鐵芯配電變壓器。

　　目前市場上的S11型配變，廠與廠之間的損耗水平還有差異，所以初期采購時需要加以注意，建議有關(guān)部門制定相應(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)過農(nóng)網(wǎng)改造，S9型配電變壓器、卷鐵芯變壓器等全面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1600kVA。與舊型變壓器相比，雖然有較好的經(jīng)濟指標，并能通過短路試驗，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，不符合當前節(jié)能減排的基本國策，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)約型社會是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的目標之一，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，是與負荷大小無關(guān)的固定值，只要運行就會發(fā)生空載損耗。城鄉(xiāng)居民對連續(xù)供電的要求越來越高，步入現(xiàn)代化生活的居民對停電的耐受力越來越低，因此配電變壓器一經(jīng)投運，幾乎就沒有“休息”的機會。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，就是為供電部門降低了成本，就是為國家節(jié)約了能源。目前，寧夏隆德縣地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)一戶一表供電，通過各種形式也基本做到了收費到戶，電能表前的一切損耗也已統(tǒng)歸供電部門承擔，變壓器的空載損耗將每時每刻地影響經(jīng)濟效益，及節(jié)能減排工作的成績。以500kVA配電變壓器為例，對S9型和S11型變壓器進行空載損耗的比較，S9的空載損耗高達1000W，而S11卷鐵心變壓器只有580W。S11與S9相比，僅空載損耗一項就降低420W，1年合計節(jié)約3679kWh。如電費按0.5元/kWh計算，節(jié)能收益可達1839元/年。S9的無功空載電流是總電流的1.4%，而S11的無功空載電流是總電流的0.15%，S11的這個項目比S9降低了1.25%，年節(jié)能3274kWh，節(jié)約金額達1637元/年。在變壓器的維護上，S9等老式變壓器的油處理費為200元/年左右，而S11僅為80元左右，可降低120元。將上述各項綜合起來，使用S11型卷鐵心變壓器，每年節(jié)約各種費用總額可達4000元左右。如果一個縣供電公司所轄供電區(qū)域內(nèi)，有1000臺S9型變壓器，就意味著每年有400萬元不知不覺地丟失了。