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技術文章

卷鐵芯試驗變壓器在寧夏地區推廣的必要性
摘要：推廣 節能 環保 變壓器是建設節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推廣卷鐵芯變壓器的必要性和可能性。

關鍵詞：試驗變壓器

電力變壓器是供配電系統中的重要設備，同時也是電力系統中損耗較高的設備。寧夏農村電力負荷分布廣、負荷率低，目前寧夏農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經濟相對落后的狀況是不利的。因此在寧夏隆德縣地區，進一步推廣節能型配電變壓器已是勢在必行。從寧夏農網目前的經濟實力來看，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村配電網和居民用戶。原國家經貿委及國家電力公司都曾發文要求在農村電網建設與改造工程中，推廣使用卷鐵芯變壓器，但寧夏隆德縣地區，因當時條件所限，未能實現大面積推廣使用?，F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（又稱環形鐵芯）變壓器的結構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，減少了電網無功損耗，改善了電網供電品質。

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%。經合理的退火處理后，可降低空載損耗。

圖1

圖1 環型鐵芯外形

圖2

圖2 三相鐵芯成型后在不同磁密下的單位損耗（50Hz時）

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

卷鐵芯的加工工藝更適宜采用薄型硅鋼片，因而能充分發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疊片式鐵芯因接縫和鐵芯夾緊后產生不平整，而發出噪聲，運行時僅有硅鋼片磁伸縮的振幅，所產生的低微噪聲，可以稱為環保型“綠色變壓器”。

從卷鐵芯變壓器的特點可以看出，與傳統S9疊片式變壓器相比具有以下優勢。

S11卷鐵芯變壓器比S9系列疊片式鐵芯變壓器的節能效果明顯提高。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保障

2.1 技術、工藝保障

目前國際上生產卷鐵芯變壓器的制造商不少，但因國外用戶情況不同，大多生產單相變壓器，而且生產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。這種工藝生產的產品，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寬度，使鐵芯**次產生應力，增大了有功損失和無功損失，工藝系數劣化到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*高已達到1.05。

2.2 生產方面

目前國內變壓器行業已有了很大發展，變壓器專用制造設備的生產廠家也很普遍。改革開放以后，變壓器行業進口了一批國外先進的專用設備，為國內變壓器專用設備制造業的發展打下了基礎；“十一五”期間變壓器專用設備還會有進一步發展，設備的質量和可靠性還在不斷提高，生產工藝和產品外觀也在不斷改善，設備標準相繼制訂，我國變壓器專用設備，逐步成為國內品牌或發展為國際品牌產品。生產卷鐵芯變壓器的專用設備也在不斷發展，一些先進設備如數控曲線剪帶機、卷帶機也已投入實際生產。這一切都為寧夏隆德縣應用卷鐵芯變壓器打下良好基礎，但是目前自治區尚未建成較大規模的生產廠家，若大面積推廣這種節能產品，需要向外省采購，因而會增加成本。建議有關部門綜合考慮，以多種、靈活的方式引進先進技術，在自治區內生產這種性價比較高的節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，建議有關部門制定相應的技術參數要求，加以規范。

3 使用的可能性和必要性

寧夏隆德縣地區電網經過農網改造，S9型配電變壓器、卷鐵芯變壓器等**取代了高耗能的舊系列配電變壓器。目前農網使用的配電變壓器，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，雖然有較好的經濟指標，并能通過短路試驗，已經有較高的可靠性，但是大部分仍然存在空載損耗較高的缺陷，不符合當前節能減排的基本國策，也不能完全適應農網發展的需要。按照“十一五”規劃的要求，建設資源節約型社會是我國經濟社會發展的目標之一，這就要求配電變壓器要向節能化、小型化、低噪音方向發展。因此，推廣應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，是與負荷大小無關的固定值，只要運行就會發生空載損耗。城鄉居民對連續供電的要求越來越高，步入現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，就是為國家節約了能源。目前，寧夏隆德縣地區已經實現一戶一表供電，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歸供電部門承擔，變壓器的空載損耗將每時每刻地影響經濟效益，及節能減排工作的成績。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年合計節約3679kWh。如電費按0.5元/kWh計算，節能收益可達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%，年節能3274kWh，節約金額達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域內，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。

顯然，S11型比S9型的節能效果更好。如果國內電力系統能將500萬臺S9型變壓器改為S11型，那么一年即可節約200億元電費。實際上已有很多兄弟省區的農電 部門開始推廣S11型卷鐵芯配電變壓器了。

寧夏如停止S9的采購，而大量使用S11型卷鐵芯配變，從經濟技術上，供求關系上看都是可行的。