國內外變壓器的現狀及發展沈陽變壓器研究所 賀以燕 從1885年匈牙利三位工程師發明了變壓器以來，一個多世紀里，變壓器有了長足的發展，電壓已達到百萬伏級，使輸電距離超過1000km。變壓器的發展現狀1. 電力變壓器 一個世紀以來，電力變壓器原理未曾改變，隨著年代的推進，先進生產設備日臻完善，因而各項技術參數愈來愈先進。（1）國外 在世界范圍內形成了幾大集團：烏克蘭扎布洛斯變壓器廠，年生產能力100GVA；俄羅斯陶里亞第變壓器廠，年生產能力40GVA，ABB公司29個電力變壓器廠年生產能力80100GVA，英法GEC-Alshtom年生產能力40GVA，日本各廠總和（三菱、東芝、日立、富士）年生產能力65GVA，德國TU集團年生產能力40GVA。全世界1986年共生產522GVA（缺南美與非洲）。這些公司生產的已在系統運行的代表性產品：1150kV、1200MVA，735765kV、800MVA，400500kV、3750MVA或1550MVA，220kV、31300MVA電力變壓器；直流輸電500kV、400MVA換流變壓器。電力變壓器主要為油浸式，產品結構有兩類：心式和殼式。心式生產量占95%，殼式只占5%。心式與殼式互無壓倒性的優點，只是心式工藝簡單一些，因而為大多數廠家采用，而殼式結構與工藝都要復雜一些，只有傳統性工廠采用，而殼式結構與工藝都要復雜一些，只有傳統性工廠采用。殼式特別適用于高電壓、大容量，其絕緣、機械及散熱都有優點且適宜于山區水電站的運輸，因而仍有其生命力。（2）國內 解放前我國只能生產配電變壓器，最高電壓、最大容量為33kV、2000kVA。隨著國家幾個五年計劃，建設了沈陽變壓器廠為主的專業生產廠，到“八五”末，建立了一批大中小型骨干工廠，形成了我國自己的變壓器行業。我國沈陽變壓器廠、西安變壓器廠、保定變壓器廠均已成批生產500kV級電力變壓器，在500kV系統內運行，最長的已超過17年，經過十幾年的不斷改進，其運行指標與進口變壓器完全相當，總產量達150GVA。（3）組件 套管。國外原全蘇電瓷廠（現在烏克蘭境內）已生產供應1150kV電容式套管，日本NGK已生產供應1100kV電容式套管。我國南京電瓷廠、西安電瓷廠可成批量供應500kV電容式套管，南京電瓷廠20世紀70年代（以下年代均指20世紀）末已試制成功750kV套管。 有載分接開關。德國MR分接開關廠是世界著名工廠，已做出了一系列有載分接開關，如V型、M型，供應世界各國，國產變壓器及國內進口變壓器已裝用多臺V型及M型開關，運行上基本可靠。在70年代我國也引起了MR技術，在消化的基礎上，遵義長征電器廠早已做出了V型與M型分接開關，沈陽變壓器廠也能生產。其產品已在國內眾多的變壓器上應用，運行證明也是可靠的。 冷卻器。國外風、水冷卻器和片式散熱器都有，但水冷卻器用得不多。風冷為板翅式，由專業工廠釬焊，用料少、冷卻效率高。我國這三種冷卻器都有。水冷卻器也只在部分水電站用。風冷卻器為肋管式，制造工藝簡單，效率尚可，只是與板翅式相比，體積大、用料多。我們也曾對板翅式作過科研，具備了設計數據，只因生產工藝復雜未能投產。2. 配電變壓器 （1）國外 國外配電變壓器容量到2500kVA，有兩種鐵心型式：圓形與橢圓形。圓形的占絕大多數，橢圓形的由于M0（鐵心柱的間距）小，因而用料可以減少，其對應線圈為橢圓形。低壓線圈有線繞式與箔式，油箱有帶散熱管的（少數）與波紋式的（大多數）。另外，美洲用三相四線制供電，多用單相變壓器，這種供電制線路損耗小，運行經濟，但變壓器因多為單相（油浸式單相占3/4，干式單相占不到10%），用料用工較三相多。（2）國內 我國因供電制與歐洲一樣，歷來只做三相變壓器，目前主要產品為新S9型，容量到1600kVA。新S9有較好的經濟指標（與國外不相上下），也有很高的可靠性，做了800臺產品的短路試驗，從1996年試制鑒定，到1999年末已有400家工廠取得生產資格。有約10家工廠生產波紋式油箱，運行的新S9約占25%。3. 干式變壓器 （1）國外 環氧樹脂澆注干式變壓器（簡稱干變），國外從60年代生產，技術日趨成熟。這種變壓器有：帶填料的（石英粉）、純樹脂的、繞包的，各種工藝、結構并存。據德國一位專家談，電壓最大到36kV，容量可達30MVA。德國一家工廠，年生產量在2000MVA以上。美國配電市場干變年產38萬臺（28336MVA），油浸式變壓器148萬臺（68150MVA），干變臺數占20%，容量占30%。歐洲配電油浸式變壓器總有量2500kVA的200萬臺，2500kVA的160萬臺；干變總有量40萬臺，占10%。（2）國內 澆注式干式變壓器科研工作開始比較早，70年代中期即生產船用160kVA變壓器，成批生產還是在80年代末，目前帶填料、純樹脂、繞包的3種均生產，而以純樹脂的占多數，最大容量做到1620MVA/35kV，再加吹風可提高50%容量即2430MVA。特別應該提出的是，山東金鄉金曼克變壓器公司1999年末已研制成功單相DCZ9 10.5MVA/110kV干式變壓器，這是迄今為止，世界上生產的最高電壓等級的干式變壓器，可以為電力系統提供一種新型防火災變壓器。其后組成了三相SCZ-X31.5MVA/110kV，已于2000年9月在山東兗州供電局運行，情況良好。從眾多配電變壓器看，其技術經濟指標已與國外處于同一水平。此外，順德特種變壓器廠還為長江三峽發電機配套“九五”國家重點科研項目，試制成功DC9-3000/20/3干式勵磁變壓器，已通過鑒定，達到世界水平。4. 非晶合金變壓器 美國GE與Cooper公司生產非晶合金變壓器。非晶損耗只有冷軋硅鋼片鐵損的1/6，是一種優良的節能產品，由于其飽和磁密只有1.3T，即其鐵心比冷軋硅鋼片重30%，又由于要組成單相，或三相5柱式，鐵心還要增大，相應的銅線也要增多，體積也大，而非晶單價比硅鋼片貴得多（2.73.0倍），所以總售價要比普通配電變壓器貴一倍。由于損耗特低，計算10年變電成本，二者大體相當。沈陽變壓器研究所進行了開發設計，按該所圖紙圖內亦有上海變壓器廠等6家工廠于1996年試制成功，以后也有一些生產，但產量不大，發展前景還是會有的。5. 難燃油變壓器 （1）國外 國外已生產了石油類、脂類、硅油類難燃油變壓器（分別占45%、10%、45%），據不完全統計，總量已達10GVA，分布在各大洲使用。這類油燃點均在300以上，符合國際上對難燃油的要求，其最大容量為60kV、15MVA。（2）國內 廣州高壓電器廠于1988年試制了S12型200kVA、F（Formel NF）不燃油變壓器，通化變壓器廠于1985年試制了地鐵使用的硅油變壓器315kVA，沈陽變壓器廠于1989年試制了Midel7131難燃油變壓器630kVA。由于油源價高（為進口）、原料不暢，以后未再生產。沈陽變壓器研究所于2000年4月與美國DSI公司簽約，生產油SRZ9型110kV、31500kVA電力變壓器與SR9型10kV、500或1600kVA配電變壓器，5月份已完成設計，DSI公司供油，番禺明珠電器有限公司2000年內已完成試制，并經鑒定，這為我國開發一種防火災的電力與配電變壓器，售價約高1倍，預計有一定的市場。6. SF6變壓器 日本是當今生產SF6變壓器最多的國家，三菱、東芝、日立、富士均能生產，前三家生產過275kV、300MVA SF6變壓器，在日本使用。這四家均有產品進入我國，主要為110kV、31.563MVA。以63MVA為例，為強氣（SF6）風冷，總重78t，本體SF6重450kg，年漏氣率1%（即允許漏4.5kg），裝在北京、深圳、上海的地下、地上變電站運行。我國北京第二變壓器廠已生產10kV SF6的變壓器系列1001000kVA達100臺，目前還在繼續生產。對110kV級產品，有關廠、所正在考慮中。對SF6變壓器，世界上有兩種觀點，一種認為可用，對環境無大影響；一種認為不能用，對環保有影響。世界上尚無定論，對其發展與否尚在探討中，應慎重研究。7. 組合式變電站與組合式變壓器 （1）國外 歐洲從60年代起即生產2436kV組合式變電站，即是將常規變電站的高壓開關設備、配電變壓器、低壓開關設備組合在一起供電。它具有體積小、占地面積小、價格低、供電快以及實用、美觀、經濟等優點，在歐洲占有廣泛的市場。在美洲，由于供、用電制的特點，則生產10kV插拔式變壓器，它是將簡單的高壓負荷開關、熔斷器裝于變壓器箱體內而用電纜插入供電，并帶避雷器，具有簡單的高壓保護，在低壓側則只有4個端子頭，優點是體積小、價位低，在美洲供電占90%。（2）國內 組合式變壓器國產化后將高壓開關熱穩定電流12kA提高到16kA，有利于環網供電。對10kV插拔式變壓器也有一些改進，有的配了低壓柜等，方便用戶。這兩類產品由于使用量大、面廣，已逐步在取代傳統低壓變電所。 變壓器技術與產品發展趨勢及市場預測 1. 發展趨勢 變壓器行業是一個相對老的行業，其技術與產品是成熟與完善的。在第二次世界大戰以后，由于用電量的驟增，材料工業的進步，變壓器的容量大增，其產品品種和技術可以說有了重大的變革，但因其基本原理未變，還不會產生革命性的變化。今后20年內：（1）變壓器類產品的技術經濟指標將愈趨先進，非晶合金將在配變范圍內逐步取代傳統硅鋼片；（2）組合式變壓器和全自保護變壓器（CSP）在配變范圍內所占的比例會逐年增加；（3）難燃油變壓器不久將在國內生產推廣；（4）三峽500kV、840MVA主變將在下一個十年工程中生產出來，其交流變電容量將達24750MVA；（5）750kV級西北系統及變壓器將在2005年出現；（6）500kV換流變壓器將有一定的生產；（7）百萬伏級系統及其變壓器將在我國21世紀20年代內出現。在下個20年左右，超導用于變壓器生產在技術、經濟上將是可行的。2. 市場預測 2000年末我國裝機容量已達316GW，未來經濟年增長速度將達7%8%，裝機容量也不會低，到2015年