20kV油浸式全密闭配电变压器通过试验,城市网新

由甘肃电力变压器厂自主研发试制的20kV油浸式全密封配电变压器顺利通过变压器型式试验,这标志着该厂将跻身成员数量不多的国内20kV变压器制造商阵营。

随着新增发电装机的不断增长,我国对各类变压器的需求也持续增长。近年来,国内变压器行业通过引进国外先进技术,使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等。此外,随着新材料、新工艺的不断应用,国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器,以适应市场发展。

摘要:随城市化进程的加快,在老城区改造和新区建设中,为减少占地采用GIS,还要适应电缆进城,电缆人地,无油化以及防火阻燃的消防要求,部份变电站采用新型的110kV变压器是一种不可回避的选择。除现有的110kV油浸式变压器之外,可以选择的新型变压器……

为丰富产品结构,加强技术储备,充分发挥科技的先导作用和拉动效应,以科技进步提高企业生产力和竞争力,达到“适度超前、创新发展”的目标,甘肃电力变压器厂将2011年确定为“科技进步年”,制定了产品研发和资质升级的系列计划。

1变压器行业规模和市场结构分析

关键词:新型110kV变压器 气体绝缘变压器 全密封变压器

20kV配变研发工作从市场调研、产品定型到试制送检历时达半年,期间该厂克服了市场形势严峻、主材价格连续九个月不断攀升、资金极度匮乏、等种种困难,广大工程技术人员也付出了艰辛努力。20kV供电以其输送能力大、线损少、节能节地等优势引起广泛关注,国家电网公司和南方电网公司均已对20kV配电相关设备、规划、标准等展开了论证。

目前,我国注册的变压器生产企业1000多家(包括电力变压器、电子变压器、互感器和整流器等相关企业),有能力生产500kV变压器的企业不超过10家,其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保定天威保变电气股份有限公司、常州东芝变压器有限公司、重庆ABB变压器有限公司、上海阿尔斯通变压器有限公司等;能生产220kV变压器的企业不超过30家,生产110kV级的企业则有100家左右,其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变,保变、青岛青波、华鹏等厂家;生产干式配电变压器的企业约有100家,生产能力在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家;生产箱式变压器的企业有600~700家。

一、110kV变压器选型

国内苏州工业园区和辽宁本溪供电公司的南芬二次变电所已采用20kV中压配电。20kV配电序列的推广指日可待。将在市场上取得重大成功。

我国变压器行业规模庞大,但中小企业居多。根据截止2008年11月的统计,我国变压器行业内共有企业1589个,工业总产值超过1亿的只有130多家,员工人数超过2000人的只有16家。根据统计,销售收入最高的保定天威达到了107.9亿元,占全行业的5.86%,前10名企业的累计份额为20.6%。近年来,通过技术改造、兼并重组和扩张等方式,我国变压器类产品的生产能力大幅度提升。例如,特变电工拥有沈阳、衡阳、新疆、天津生产厂,西电公司拥有西安、常州生产厂,保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂。三个集团变压器类产品的生产能力均接近或超过80000MV?A。与此同时,以华鹏、达驰、青岛、钱江等企业为代表的生产企业也在逐步地扩大自己的生产规模,提高自己的生产能力,年生产能力均在千万千瓦时以上。

随着城市化进程的加快,在老城区改造和新区建设中,为减少占地采用GIS,还要适应电缆进城,电缆人地,无油化以及防火阻燃的消防要求,部份变电站采用新型的110kV变压器是一种不可回避的选择。除现有的110kV油浸式变压器之外,可以选择的新型变压器有:

标签: 变压器

中国电力事业的蓬勃发展吸引了国际上的电工装备跨国公司在中国投资,近年来在我国建立的变压器合资生产企业,如ABB、西门子、阿海珐、东芝、晓星等,在中国变压器市场上尤其是在高电压等级产品上占有一定的份额。

1、干式变压器。主要是树脂浇注型的产品,目前在35kV配电系统中采用比较普遍,110kV级已有单相变压器组产品在运行,存在的问题主要还在于三相变压器线圈沿面设计场强过高,长期运行的绝缘可靠性及对环境的适应性还存在一些问题。IEC标准正在修改中,将要通过的新标准中提出的环境、气候和燃烧三项试验是考核干式变压器绝缘性能的重要方法。

目前,在中国境内生产变压器的企业主要分为四大阵营:ABB、阿海珐、西门子、东芝等几大跨国集团公司以绝对优势形成了第一阵营,占据20%~30%的市场份额,且市场份额仍在不断扩大;保变、西变、特变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级,占有30%~40%的市场份额;以江苏华鹏变压器有限公司、顺特电气有限公司、青岛青波变压器股份有限公司、常州变压器厂、山东达驰电气股份有限公司、杭州钱江电气集团有限公司等为代表的制造厂商形成了第三阵营;不少民营企业由于经营机制灵活,没有非生产性的负担,也形成了一定的市场份额,形成第四阵营。

2、气体绝缘变压器。主要是指SF6气体绝缘变压器,今后还要发展环保性能更好的新型气体绝缘介质。在密闭的变压器外壳中充以一定压力的气体绝缘介质,并使气体在气泵的作用下循环散热,要求本体和散热器有较好的承压密封性能,并保持年漏气率在—个较低的水平。目前在国内已有进口产品在运行。有的厂家也在积极引技术争取尽快实现国产化。IEC已有相应的技术标准。

随着行业的竞争越来越激烈,我国变压器企业一方面面临研发设计、品牌塑造、高新技术专业人才引进、跨国营销体系的建立等方面的挑战,这些都需要有创新的眼光和创新的能力作支撑;另一方面,面对外资企业进入本土市场,国内变压器大企业竞相兼并重组,小企业则陷入价格战中,生存状况不佳。因此,我国变压器企业必须严格规范企业管理,满足国际化经营对企业的新要求;同时,尽快突破高端技术,拓展新市场。

3、耐高温绝缘的液浸式变压器。采用的固体绝缘材料有常规的纸绝缘或耐高温的绝缘材料,充以硅油,β油等高燃点的液体绝缘介质,分为混合型、半混合型、复合型等不同的组合方式,对一般使用的配电变压器可缩小体积,提高过载能力,改善其防火阻燃性能,是介于干式变压器和常规的油浸式变压器之间的一种选择。由于其价格适中,环保陛能较好,有一定的发展空间。对110kV级变压器,也不失为一种可供选用的产品。国内已有半混合型和混合型的耐高温液浸式变压器在应用。相应的IEC标准也在制定中。存在油色谱、瓦斯保护等问题,负载损耗好较高。

2我国变压器产品发展现状

4、电缆变压器,国外的一些大公司已推出实用化产品,国内已有一些变压器制造厂和高校相结合正在开发类似产品,可望在110kV这个电压等级较好的解决变压器的无油化、防火阻燃性能。但主纵绝缘的概念和常规的绕组波过程理论,用于电缆变压器已有根本的改变。其绝缘结构设计及试验技术有待研究探讨。

电力变压器。目前,已在系统运行的代表性产品包括:1150kV、1200MV?A,735~765kV、800MV?A,400~500kV、3φ750MV?A或1φ550MV?A,220kV、3φ1300MV?A电力变压器;直流输电±500kV、400MV?A换流变压器。电力变压器主要为油浸式,产品结构芯式和壳式两类。芯式生产量占95%,壳式只占5%。芯式与壳式相互间并无压倒性的优点,只是芯式工艺相对简单,因而为大多数企业采用,而壳式结构与工艺都要更为复杂,只有传统性工厂采用。壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜山区水电站的运输,因而仍有其生命力。

二、变压器承受短路能力

配电变压器。国外配电变压器容量能达到到2500kV?A,有圆形与椭圆形铁心型式。圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的与波纹式的。

城网用电力或配电变压器,由于其电压比较大,阻抗相对较低,故其承受短路能力也显得十分重要。IEC标准和国标已于近期修改,对变压器承受短路能力的试验提高了要求,从过去的试三次改为试九次,而且短路试验后的重复绝缘耐受试验的电压值也改为100%,雷电冲击等型式试验也要改在短路后进行。试验考核更为严格。从而对城网用变压器提出更高的要求,无疑对提前其运行可靠性是十分有利的。按老标准通过短路承受能力试验的变压器,是否能通过新标准的试验要求是值得考虑的问题。当然标准的贯彻还需要一个过程。但从标准实行之日起,就应按新标准进行试验,否则就违背了强制性标准的规定。

干式变压器。近来来,干式变压器在国内得到迅猛发展,在京、沪、穗、深等大城市,干变已经占到50%,而在其它大中城市也已经占到20%。干变有四种结构:环氧树脂浇注、加填料浇注、绕包、浸渍式。目前,欧美广泛采用开敞通风式H级干式变压器,是在浸渍式基础上吸取了绕包式结构的特点并采用Nomex纸后发展起来的新型H级干变,由于售价高,在我国尚未推广。目前,国内通过短路试验容量最大的干式配电变压器是2500kV?A、10/0.4kV;通过短路试验容量最大的干式电力变压器是16000kV?A、35/10kV。

三、节能降耗

非晶合金变压器。非晶合金变压器虽然抗短路性能差、噪音大,但是节能,因此未来发展前景可观。国内只有少数企业掌握非晶合金变压器铁心生产技术。目前,置信电气参股40%的日港置信具有3000~4000t的铁心年产能力,是国内最大的非晶合金变压器铁心生产企业,但其产品基本直供给置信电气,能够满足置信电气3000~4000台500kV?A非晶合金变压器的生产需求。除置信电气以外,我国其他知名变压器生产企业,如顺特电气、江苏华鹏、特变电工、杭州钱江电器集团、天威保变、西变等均掌握了非晶合金变压器的生产技术,但由于市场容量及铁心供应等问题,均未进行大规模生产。然而一旦市场容量扩大、铁心供应增加,以上变压器企业要扩大非晶合金变压器产能易如反掌。总体上,铁心及变压器的生产技术并不是制约我国推广非晶合金变压器的关键性因素,非晶合金带材的突破才能促成产品质的飞跃。

城网用变压器的节能降耗问题,历来受到广泛的重视。从上世纪七十年代开始,国家推行淘汰高耗能产品的政策,配电变压器己历经2—3次大的升级换代过程,目前各种类型的干式和油浸变压器都已接近国际较先进的水平。但距高效节能的要求尚存在一定差距。目前国家出于对资源和环境保护的紧迫要求,正在制定一系列的电工产品强制节能标准和引导对高效节能电工产品的节能标志认证工作,并辅以一定的政策鼓励。配电变压器也不例外。在节能降耗工作中应注意:

卷铁心变压器。目前,卷铁心变压器的生产主要集中在10kV级,容量一般小于800kV?A,也试制了1600kV?A,但电力部门采购以315kV?A以下的容量居多,适合用于农网。全国现有卷铁心变压器生产厂200多家,有一定规模的占20%。全国强卷铁心变压器生产能力约为1600万kV?A,但实际产量较低。

1、变压器的节能降耗,必须以不牺牲产品运行可靠性为前提。任何情况下,必须坚持可靠性第一的思想,在兼顾产品各项技术性能的前提下,进一步降低损耗,提高产品性能指标,避免过去曾出现过的升级换代产品动稳定性能下降,过励磁能力和过载能力也有所降低的教训。

3我国变压器制造技术现状

2、变压器的节能降耗,必须坚持重点突破的方针。首先解决量大面广产品的节能降耗,带动同类产品的节能工作。例如配电变压器节能是否需要全系列强制要求,还是通过调查,确定一个通用一般的系列段产品,例如小容量段的产品制定限制损耗的标准。向国外发达国家学习,高度重视小容量配电变压器的标准化、通用性和互换性要求,以此带动其它产品的节能降耗设计。

总体来看,中国变压器行业总体产品技术水平有了明显进步,但与国外产品相比,还存有一定差距,某些核心技术和产品对进口的依赖性依然很高。

3、变压器的节能降耗必须兼顾低压配电系统降低线损,减小电压波动,提高供电质量的连带效应,决不能孤立的看待配变节能工作。标准对配变的小型化,密布点,限制供电半径,降低低压配网线损,改善供电质量应有正确的引导,除了大功率集中供电负荷需要之外,应鼓励建筑设计部门因地制宜地合理配置变压器,在长期运行的经济性、合理性和增大配电装置一次性投资之间进行综合比较,改变现在配变单台容量越选越大的不正常的状况。

3.1铁心制造技术

4、铜铁损耗比问题,即变压器负载和空载损耗比,是由变压器的负载率决定的。一般而言,负载率低,铜铁耗比应增大:反之负载率高,铜铁耗比应减小,但这都是建立在矽钢片材料性能不断进步的基础之上。过去惯用的做法是搞两个系列,一个系列适用于城网,负载率高:一个系列适用于农网,负载率低。能否在同一系列中,把握城、农网变压器的典型容量不同的特点,选取不同铜铁耗比的变压器。即农网采用的变压器,由于居住分散,容量一般较小,负载率低,可采用铜铁耗比大的变压器,而城网用变压器—般居住较集中,负载率较高,选用容量稍大而铜铁耗相对比较小的变压器。即系列容量低端和高端的变乐器不必强求采用统一的铜铁耗比。

国内各企业主要是通过改善自己的剪切设备来改进铁心的生产技术,目前铁心制造技术有以下变化:①铁心柱采用嵌下轭工艺。

对变压器损耗的评估,除有功损耗,即空载和负载损耗的总和之外,还应考虑无功损耗。在这方面目前采用的铁心多级接缝工艺,可将空载电流降至较低水下。卷铁心变压器空载电流也很低,具有一定优势。阻抗电压一般变化不大,对无功损耗影响不大,可不予考虑。对变压器而言,有功损耗所占比例较大,是影响变压器损耗的主要方面。

与常规工艺相比可节省大量的芯柱叠装时间,提高铁心叠装质量,该工艺适用于配电变压器铁心的自动化生产。②多级接缝铁心的应用。近年来,设计上为降低铁心接缝处的空载损耗,逐渐将传统的单一接缝改为多级接缝。国内变压器企业多采取局部阶梯接缝的做法,不仅能降低变压器空载损耗15%以上,而且能降低噪声3%~4%。③铁心片加工技术。20世纪70年代初,国内各变压器生产企业均采用国产硅钢片纵剪线和多剪床组成的简易硅钢片横剪线。目前,国内运行的硅钢片横剪切线除乔格公司独占鳌头外,瑞士阿尔斯通公司的产品也占有一席之地。

5、在推出一个新的节能型变压器系列来的时候,不能不考虑该系列各种不同容量规格产品设计中的材料消耗问题,在节能的同时,也不能过份地增加材料的消耗,应将单位容量的材料消耗量作为评价系列产品技术先进性、经济性的一个指标,进行综合考虑。且不应单纯追求材料性能指标要求,减少对国外材料供应商过份的依赖。

3.2绕组制造技术

四、全密封变压器

20世纪90年代西变引进了法国阿尔斯通公司及日本日立国分工厂技术后,便正式推行了绕组组装工艺。目前,西变已建有绕组组装工艺场地。这项工艺也逐渐为全国各变压器厂家青睐,并得以迅速推广。

为减少配电变压器运行维护工作量,已有相当部份的变压器厂将油箱从扁管式散热油箱或片式散热器油箱改为波纹式散热油箱或膨胀片式散热器油箱,取消了油枕。其中波纹油箱采用带气垫或不带气垫两种型式。变压器研究所已制定了相应的技术标准。在实际生产过程中,应注意波纹油箱的吞吐量和油的膨胀量的协调一致的问题,不能让油箱中产生过高的正压或真空,否则在反复的正压或真空作用下容易破坏运行中变压器的密封。而油箱的吞吐量与所使用的波纹片或膨胀片式散热器的钢板弹性有很大关系。如果达不到预期的吞吐量,就应该采用适当的油杯或小油枕来部分补偿液面的过份下降。对带气垫的全密封变压器也应注意油箱顶部结构的密封状况,以适应长期运行冷热交替的考验。真正起到全密封的作用。

3.3绝缘加工技术

五、组件及材料

20世纪80年代,随着产品电压等级容量的提高和实验项目的增加,绝缘加工逐渐从金属加工中分离出来。现有龙门数控加工中心实现了绝缘加工的全自动化。

近年来,随着改革开放的形势发展,许多国外的先进技术被引人,在变压器的组件及材料方面也不例外。例如套管,分接开关,散热器等组件和换位导线,纸绝缘材料,绝缘油等,已有不少国外厂商在国内建厂生产、销售。对变压器组件及材料质量提高起到了很大的推动作用。除了传统的结构形式之外,还有一些全新结构的组件制造技术被引入,例如插拔式电缆终端套管,从10kV到110kV已成系列供货等,无疑给我们提供了更多的选择。就是一些小的组件,例如温控器、气体继电器、油流计、油位计以及油泵、风扇、压力释放阀等也有较好的产品被引进。整体上提高了变压器的内在和外观质量水平。但不容否认的是也有一些国内的小厂在生产质量低劣的组件及材料,例如灰粉和介损较高的绝缘纸,自粘性换位导线的自粘胶流淌,用再生油替代新绝缘油等。在目前市场价格竞争激烈的情况下,制造厂的赢利空间已经很小,有的变压器厂管理水平低,为了达到赢利的目的,不惜牺牲变压器的长期运行可靠性和使用寿命。造成良莠不分、以假乱真的局面。采用一些质量低劣的组件和材料制成的变压器,出厂例行试验照样可以通过,而且在短期运行中间题也不会马上暴露。而一旦暴露,就有同类事故频发的症状,对电力系统的安全运行构成潜在威胁,我们必须对此保持警惕。重视组件和材料标准,加强人厂检验。

3.4绝缘干燥和油处理技术

六、单相制供电和20kV高压配网供电

油浸式变压器采用的是油纸绝缘结构。其核心工艺是绝缘材料的干燥处理,以及变压器的真空脱水。

日前国内已有单相制供电和20kV配网供电的试点。单相制供电对于居住比较分散的别墅小区和度假村的供电较为有利。而20kV高压配网供电对于城市改善电网规划,电源结点,扩大供电范围是有利的。应该说这两项试点对变压器制造业来说均无太大的难度。特别是单相三线制供电的单相变压器,采用卷铁心结构,在节能降噪方面有较大优势。建议在新区建设中继续扩大试点范围。

气相干燥:20世纪80年代中期,国内沈变、西变和保变三大变压器厂率先从瑞士Micafil公司引进气相干燥设备。近年来煤油蒸发器又开发出内置式新产品,与传统的外置式蒸发器相比,两者各有利弊。

七、110kV变压器局放试验

变压器油处理:进入上个世纪80年代,随着国外先进油过滤设备的引进,国内油净化技术得到了长足发展。企业大多采用了先进的真空喷雾净油法,它的去杂质和脱水效果是其他方法不能媲美的。

新的IEC标准和国标规定,110kV油浸变压器应在感应耐压试验的同时增加局部放电测量要求,且把这作为变压器出厂例行试验项目,逐台进行。这对控制变压器产品的制造质量,提高产品的设计和工艺水平是有利的。目前110kV变压器厂都在积极开展这项过去不曾做过的试验。相信通过局部放电测量的变压器产品将有更高的运行可靠陛。供电部门也应积极创造条件在交接验收试验中增加110kV变压器局部放电测量的要求,以此控制变压器的安装质量。

3.5节能技术

八、城网新型配电装置

就变压器节能技术发展历程看,中国变压器历经了S6、S7、S9、S11等几个系列的替代过程,目前S9型节能产品成为市场主流,而S11节能型产品的市场规模正在增长。在推广S11的市场过程中,S11的销售价格比S9的平均高出14.2%,所以价格仍是影响S11变压器普及推广的主要因素。

在城网供电用电器产品中,近年来引进了很多新型配电变压器类产品,例如箱式变电站和组合式变压器,通称欧式箱变和美式箱变。实际上美式箱变只是一种简易组合的变压器。还不具备箱式变电站的高低压远方操作的功能。但它与环网开关和电缆分支箱组合在一起。可以构成向小区供电的“积木式”供电网络,在国外有成熟的运行经验。国内有些供电部门和制造厂一起,又开发了很多不同类型的简易组合的箱式变电站产品,满足各方面不同的需要,他们将这种产品称为“中式箱变”。有自己的特点并能适应国内不同地域的需求。此外,还引进了地埋式或半地埋式变压器、箱变等,用于解决路灯等供电需要。干式变压器也有浇注,缠绕和敝开通风式等不同类型产品。新型供电设备的引进和发展,满足了城乡电网建设对电器产品多元化选择的需要,但目前的状况是标准的制定速度往往赶不上设备制造和技术引进,应尽快制定新产品的标准,弄清其使用性能及电网对它的特殊要求。

目前,新S9产品虽已占据大部分市场,但随着经济的发展,用户(特别是农网,变压器负荷率较低的用户)对“11”型产品的需求逐步增长。S11型叠铁心变压器是在新S9成熟的技术基础上设计开发的,在保持产品可靠性的前提下,其性能指标有了较大提高。与传统的叠片式变压器相比,S11卷铁心配电变压器具有节约原材料、节能、改善供电品质、噪音低和机械化程度高等特点。

4变压器产品及技术发展趋势

近年来,国外开发研制了全自动绕线机自动排线、自动张紧,提高了绕线的质量。直流换流变压器制造技术是目前世界变压器制造领域最尖端的技术之一,代表着变压器制造业的最高水平。总体来看,组合化、低损耗、低噪声、节能环保、高可靠性将是未来变压器的发展方向。随着用户对电能质量的要求越来越高,是否会产生高次谐波、引起电压闪变和波动、对电网造成污染等也将成为判断变压器性能优劣的重要标准。此外,有利于环境美观的地下式变压器、防火性能好的干式变压器和低损耗的S11型油浸配电变压器等都将得到越来越广泛的应用。

世界变压器技术的发展目标是轻量、高效、高密度;片式化产品将获得进一步发展;高频、低损耗、小尺寸、低价位的电源变压器将占有大量市场;高压电源变压器市场前景广阔。在配电变压器制造中,随着铁心变压器的发展,将会研制出成套的自动化程度较高的卷铁心生产设备,包括剪切卷制、成型和退火设备。

国内变压器将朝着以下方向发展:

4.1电压等级向特大型超高电压发展

目前,变压器产品按电压等级分为高端变压器、220~500kV变压器、110~200kV变压器以及小于110kV的变压器。输变电线路的电压等级越高输变电能力越大,因而变压器整体发展方向是电压等级将向750kV、1000kV发展,主要应用在长距离输变电线路上。

4.2产品向节能化、小型化、低噪声、高阻抗、防爆型发展

这类产品主要以中小型为主,如目前在城网、农网改造中被推荐采用的新S9型配电变压器,还有卷铁心、非晶合金、全密封、组合、干式、高燃点油、SF6气体绝缘等变压器。

4.3超高压大型变压器向大容量(超过1000MV?A)、轻结构、三相式和组合式方向发展

城市变电站因选址困难和负荷集中,使变电站的设计容量趋大、选用电压等级趋高,500kV变压器将进入城市中心区域。500kV单台容量将突破1500MV?A,220kV单台容量将突破300MV?A,35kV单台容量将突破31.5MV?A。

4.4城网用变压器向高阻抗方向发展

另外,城市用变压器应具备高可靠性和节能、环保、低噪声、小型化等特点。城市中的变电站有时呈个性化设计,从而影响变压器的结构和外形、甚至冷却方式和型式。具体要求表现在:①组合式。占地面积少,体检小,成本低。②模块化。标准模块化装配,通用性高,维修方便,供货迅速。③智能化。可自行实现无功调节,远方监控,操作方便。④艺术性。与环境相协调。⑤可移动性。重量轻,灵活移位安装,方便操作,适用范围广。⑥足够的防爆能力。

4.5配电变压器向小型化、卷铁心、非晶合金、常温超导方向发展

以电力变压器为例,它的具体发展方向表现在:①环保型全自冷变压器将逐步取代强油风冷或风冷变压器。②地下河户内安装的变压器将逐步取代传统的户外型变压器。③地下和水下配电变压器将逐步取代传统配电变压器。④变压器技术经济指标将愈趋先进,高导磁低损耗硅钢片将在配变范围内逐步取代传统硅钢片,非晶合金配电变压器的应用将更加广泛。⑤紧凑型半地下化的预装式变电站或组合式变压器在配网中将逐年增加。⑥难燃油电力变压器由于其可结合耐高温绝缘系统,具有小型化趋势,安装地点更具灵活性。⑦超高压大容量变压器逐步进入城市中心区域。⑧随着技术的成熟,电力电子器件性能的提高和成本的降低,电力电子变压器将在多个领域内得到广泛的应用,将实现数字电网的远景目标。

5变压器行业市场需求分析

由于我国电网建设明显滞后于电源建设,加剧了电力供应紧张的局面。同时,由于主网架相对薄弱,以及电网结构不合理,也限制了对供电资源的调配能力。

为全面解决电网建设滞后的问题,落实中央进一步扩大内需、促进经济增长的部署,国家电网将投资规划由原来的“未来两年投资5500亿元”调整为“未来两到三年投资1.16万亿元”,年均投资额由2750亿元提高至3866亿元,提高幅度达到40%。在电网建设中,主干电网建设将成为电网投资的重中之重,国内220kV及以上输电网建设在未来两三年将处于景气周期。受益于直流超高压线路的建设,500kV及以上产品的增长将有所提速,高压设备生产企业将明显受益,其中包括超高压变压器。

按照我国电站向大机组发展的趋势以及当前的输电模式,未来50%以上的电站将直接与500kV输电线路相接,另外50%则与220kV输电线路连接。预计我国220kV及以上输电网建设在2009年~2010年仍将高速增长,2011年220kV及以上变压器的需求量将达到3.52亿kV?A,2012年之后,国内220kV及以上变压器的需求也将出现饱和,考虑到产品更新换代的问题,220kV及以上变压器年均需求量将维持在3.5亿kV?A。

5.1500kV变压器

目前国内新建电厂中单机容量60万kW的机组已经成为主力机型,随着时间的推移,装机构成中60万kW大型机组的比重将上升。《电力系统技术导则》规定,单机容量为500MW及以上机组,一般宜直接接入500kV电压电网。根据中国电器工业协会的数据,2007年国内发电设备企业60万kW和100万kW火电机组的产量为5260万kW,占当年火电设备总产量的比重达到53%。60万kW机组占比的增加,意味着需要建设更多的500kV输电线路,中间变电容量也会有所增长。

为了提高电网的稳定水平,国家电网公司计划在“十一五”末期争取解开所有主网架重载输电主通道上的电磁环网,将累计打开500/220kV电磁环网62处,而解开上述电磁环网的基本手段就是强化500kV电网结构,实现500kV与220kV分层分区运行。

对于一些已经形成500kV电网主网架的大中城市,也存在随负荷的增加必须强化电网结构的问题。那些目前以220kV电网作为主网架的大中城市,也不排除未来建设500kV城市环网甚至双环网的可能。随着时间的推移,预计500kV变压器的更新需求也将逐渐增长,到2010年国内年需求约为2.5亿kV?A,2010~2015年年均需求预计将维持在2.2亿kV?A的水平。

5.2直流换流变压器

我国超高压直流输电的应用主要是为了解决能源中心和负荷中心地理位置相距较远的问题。水能和煤炭资源是我国电力能源供应的两大支柱,其中水能资源主要分布在西部,而且开发程度很低,不到15%;煤炭探明储量中华北和西北地区所占比例超过70%,开发潜力非常巨大。而我国经济发达地区基本集中在京、津、冀、鲁、华东和华中东部四省以及南方的广东省,客观上需要从外部大规模调入能源。

考虑到特高压直流输电线路的经济性明显好于500kV交流线路,我国制定了大规模建设高压直流输电线路的计划,包括800kV直流和500kV直流输电工程。根据规划,到2020年800kV特高压直流线路将建设15回,总输送功率为1.02亿kW。正在建设的云南-广东800kV和向家坝-上海800kV就是云南水电和金沙江水电送出特高压直流输电工程中的项目。预计到2015年,包括500kV和800kV在内的直流换流变压器的市场需求大约为400亿元。

5.3特高压交流变压器

我国第一条特高压线路晋东南?南阳?荆门交流示范工程已于2008年底试运行。据了解,2010年前国网公司计划开工建设的项目还包括淮南?芜湖?浙北?上海、晋东南?南阳?荆门二回和荆门?武汉、晋东南?北京、晋东南?陕北等多项特高压工程。“十一五”期间,国网公司特高压交流输变电工程建设线路将达4200km,变电容量3900万kV?A。到2020年,国网公司的目标是建成特高压交流变电站53座,变电容量3.36亿kV?A,线路长度4.45万km。南网公司也有类似计划,预计到2030年建成“五交二直”的特高压电网。

与800kV直流换流变压器一样,1000kV特高压变压器也是单相变压器,单台容量为100万kV?A,三台为一组。根据国网公司计划在2010年投运的特高压变电容量推算,除去晋东南?荆门示范性项目已经确定的8台,2010年前还将需要约30台。如果考虑到备用变压器,以及南网公司的特高压项目,所需特高压变压器将达到40台。

2011年~2020年,国网公司特高压变电容量将投运约3亿kV?A,对特高压变压器的总需求将达到300台,总金额可达120亿元。考虑到南网公司的特高压建设,我们估计2011年~2020年国内1000kV特高压变压器市场总需求可能达到170亿元。

5.4核电发展对变压器市场的影响

根据国家发改委制定的《核电中长期发展规划(2005-2020)》,预计到2020年,核电运行总规模将达到4497万kW,另有未完工核电建设规模1800万kW。核电建设规模的扩大将极大地提升高端变压器的市场空间。综合核电变压器招标的信息来看,一个完整的百万kW级机组共需要550kV/37MW变压器4台;220kV高压厂用变压器2台,220kV辅助变压器1台。2020年未完工核电建设规模为1800万kW,如果未来几年全部使用500kV或1000kV级别的变压器,则2020年以前核电建设所需变压器市场容量分别为49亿元和41.9亿元。

总体看,中国变压器市场一直都在平稳中发展。随着新一轮电力投资热潮的来临,输变电设备制造企业在未来几年都将处于满负荷状态,呈现出产销两旺、十分景气的局面。而作为输配电行业一个重要分支的变压器制造业更是一路高歌。由于中国西电东送,南北互供,全国联网的实施,变压器需求仍将保持平稳增长的态势。

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