| 单词 | 节能变压器 |
| 释义 | 【节能变压器】 拼译：electricity-saving transformer 又称低损耗变压器。变压器是高效率的输送电力的设备，使用量大，应用范围广，其自身消耗的电能占总发电量的比例高达2．5%～5%。随着能源价格的上升，开发节能变压器，节省变压器自身的能耗，已成为国内外变压器专家共同关注的问题。 变压器损耗由空载损耗、负载损耗和辅机损耗3部分组成。开发节能变压器，就是要大幅度降低这3部分的损耗。20世纪70年代以来，日本、前西德等很多发达工业国家竞相研制并采用低损耗的变压器铁心和线圈材料，开发新型节能变压器，使变压器损耗大幅度降低。日本80年代初的变压器产品比1965年产品，空载损耗降低50%，负载损耗降低20%。与此同时，前西德变压器的空载损耗降低了50%，负载损耗降低了20%。中国对节能变压器的开发虽起步较晚，但也取得了很大进展。中国于80年代初开发出的SL7、S7系列10kV级节能变压器，比老产品的空载损耗平均下降40%，负载损耗平均下降15%，而于80年代中期开发的S9系列节能变压器又比SL7、S7系列变压器的总损耗平均下降20%。同时中国还开发了110、220kV节能变压器，与老产品相比，总损耗约下降20%～30%。各国对节能变压器的开发，重点首先放在降低变压器铁心的损耗，即空载损载上，通过不断地研制并采用新型的铁心材料，空载损耗不断得到降低。自20世纪初出现热轧硅钢片以来，用作铁心材料的电工钢片的性能有了很大提高。1935年，美国首先制造出晶粒取向冷轧硅钢片。60年代末到70年代初，日本、英国等一些国家陆续开发出高导磁冷轧硅钢片。70年代末，日本又试制成功经激光照射处理的高导磁冷轧硅钢片，使硅钢片的单位损耗明显下降，其单位损耗仅为普通冷轧硅钢片的50%～60%。目前，高导磁硅钢片已在国外得到广泛应用，激光照射硅钢片已在日本等国部分产品上得到应用。1979年，美国阿利德(Allied)化学公司研制出被称之为“金属玻璃”的非晶合金电工钢片，使单位损耗比普通冷轧硅钢片大幅度下降，仅为后者的1／4左右。采用这种电工钢片制造的变压器，空载损耗仅为普通冷轧硅钢片铁心变压器的1／3。到1991年为止，美国已制造出约40000台非晶合金铁心变压器，实现了商业化生产，日本、中国等很多国家也试制出这种变压器。目前存在的问题主要是非晶合金片宽度太窄，厚度太薄，价格较贵，从而影响了它的推广速度和应用范围。在改进铁心材料的同时，各国还研究出新型铁心结构，以便最大限度地在产品上发挥出高性能铁心材料的优点。由于冷轧硅钢片的磁化性能方向性很强，在铁心结构上应尽量做到使磁路平行于硅钢片的压延方向。美国、日本等国一些厂家在中小型变压器的铁心结构上普遍采用卷铁心结构。对传统的叠片式铁心变压器，国内外采用45°全斜接缝结构代替原有的直接缝结构。为避免因铁心接缝集中在一起造成局部过渡磁通集中，增大空载损耗，美国西屋公司和日本东芝公司等厂家采用分级式接缝结构。这种结构在国内1991年最新研制的农用变压器上也得到了采用。各国还普遍改进了铁心叠片夹紧结构，采用半干环氧树脂无纬粘带绑扎结构代替冲孔螺栓夹紧结构。为降低空载损耗，各国还采用高精度的纵剪和横剪生产线加工铁心片，并采用不叠上铁轭工艺，以降低工艺系数。为适应农村等地区负载率变化极大的情况，中国开发的新型农用变压器，进一步降低了空载损耗，提高了负载损耗和空载损耗的损耗比。同时还研制出一种调容量变压器。这种变压器可以随着负载的变化而进行容量调整，使农闲季节时的变压器空载损耗及无功损耗明显减少。各国在开发节能变压器中，还采取一切可能的办法降低变压器的负载损耗。负载损载包括电阻损耗和附加损耗。随着变压器单台容量的增加，附加损耗在负载损耗中所占比例增加。国外发达国家的一些厂家已广泛选用电阻率较低的无氧铜或低氧铜导线代替传统的铜导线来制造变压器线圈，国内也已开始在大型变压器上采用这种导线。20世纪70年代以来超导技术的迅速发展为大幅度降低变压器的电阻损耗带来希望。法国、日本等国都纷纷投入力量开发超导变压器。法国阿尔斯通公司研制出80kVA和200kVA超导变压器。日本高岳制作所和名古屋大学开发出100kVA复合型超导变压器，使线圈电阻损耗显著降低。如法国的80kVA超导变压器，其电阻损耗仅为传统变压器的2%左右。目前的问题是适用于制造变压器线圈的超导材料价格太贵，冷却成本太高，因此至今超导变压器尚处于可行性论证和科研样机试制阶段。国外及国内一些厂家中小型变压器的低压线圈用箔式线圈替代传统的用导线绕制的线圈。由于其冲击电压分布均匀，冷却条件改善，线圈体积大约可缩小20%左右，从而降低了电阻损耗。各国专家还通过高精度的线圈电场解析技术，改进绝缘材料，合理设计绝缘结构，来缩小线圈直径，减少线圈需用的导线长度，降低电阻损耗。降低变压器的附加损耗，就是要通过一切手段来减少漏磁通，降低其集中程度，并把漏磁通造成的影响减到最小。但是由于有变压器结构的三维性、结构件导磁率的非线性和边界条件复杂性等诸多原因，降低附加损耗已成为国内外变压器行业的一大难题，也成了衡量变压器节能技术水平高低的一个重要标志。各国研究出的降低附加损耗的措施有：采用股数更多、单根导线更细的换位导线和组合导线；夹件和压板等结构件尽可能使用非磁性材料；应用计算机对漏磁场进行两维或三维计算，搞清漏磁场分布，以便采取磁屏蔽、电屏蔽等具体措施。变压器的辅机损耗是指大型变压器风冷却器和水冷却器运行时产生的损耗。现已开发出很多高效节能的冷却器，实现辅机的变频调速运行和分组控制运行，使辅机损耗大大降低。据统计，日本80年代初强油风冷变压器的辅机损耗已降到1960年的57%，到90年代初已降到1960年的43%。由于变压器损耗与材料消耗密切相关，因此，衡量节能变压器水平，不能只看其损耗高低，还要看其材料消耗多少。粗略地说，变压器损耗每降低1%，变压器材料消耗就会增加1%。国内外节能变压器开发的方向正是在尽可能减少材料消耗的前提下降低变压器的损耗，开发出节材型节能变压器。目前，节能变压器的研究热点是：(1)在中小型变压器领域，开发并推广非晶合金铁心变压器，以大幅度降低变压器的空载损耗；(2)在大型变压器领域，开发超导变压器，以大幅度降低负载损耗；(3)开发高精度的变压器线圈和铁心电磁场解析技术，以便使变压器的结构更加合理，使损耗降到最低。【参考文献】：1 Ying Baichuan．Electricity．1993，4(2)：3～82 矢成盛行，等．变压器の技术动向と将来展望．东芝レビュ一．1988，43(6)：471～4753 Allan D J．Editorial．Electra．1987，(114)：3～6(沈阳变压器研究所应百川高级工程师撰) |
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