再論立體卷鐵心變壓器

立體卷鐵心變壓器是一種新結構的配電變壓器，性能特點(diǎn)是什么？?jì)?yōu)勢在哪里？市場(chǎng)情況怎樣？下面將給出一定的分析。 還得從中國的配電變壓器市場(chǎng)說(shuō)起。

中國的配電變壓器市場(chǎng)現正處于一個(gè)艱難的階段。大小企業(yè)日子都不好過(guò)。問(wèn)題很多，可以用怪相叢生來(lái)形容。比如質(zhì)量觀(guān)念差，為降低成本，選用次等材料;設計上把主絕緣距離取得低到?jīng)]有安全裕度；變壓器油添加抗壓劑來(lái)縮小主絕緣距離而不考慮長(cháng)期穩定性；變壓器容量不足；使用二次片；以鋁冒充銅；企業(yè)之間惡性低價(jià)競爭，導致產(chǎn)品質(zhì)量惡性循環(huán)等等。導致這一切的主要原因是配電變壓器的產(chǎn)量遠大于需求量，而國家對配電變壓器質(zhì)量的監管存在制度性漏洞。沒(méi)有一個(gè)“優(yōu)勝劣汰”的競爭規則。沒(méi)有一個(gè)行政職權的部門(mén)來(lái)規范行業(yè)秩序。產(chǎn)能過(guò)剩加無(wú)序競爭的結果只能是如此。價(jià)低者中標的招標方式也助長(cháng)了這些怪相。

配電變壓器的技術(shù)門(mén)檻很低，容易進(jìn)入。再加上國家對配電變壓器質(zhì)量的監管存在制度性漏洞，進(jìn)入者太多，導致供遠大于求。比如配電變壓器型號證書(shū)的取得就存在嚴重缺陷。送到國家有關(guān)機構去做型式試驗的配電變壓器和實(shí)際生產(chǎn)的配電變壓器嚴重脫節，甚至是風(fēng)馬牛不相干的兩回事。君不見(jiàn)許多變壓器廠(chǎng)就是買(mǎi)其他廠(chǎng)的變壓器去取得型號證書(shū)的嗎?。ㄓ袑?zhuān)門(mén)的黃牛黨提供這種服務(wù)）?，F在全國流行的長(cháng)圓形鋁線(xiàn)油浸式變壓器如果拿去做短路試驗，基本上是全軍覆滅?？杀氖沁@樣的變壓器在全國大行其道。雖然國家每年對配電變壓器都進(jìn)行抽檢，因為抽查的廠(chǎng)家少，抽查的變壓器數量少，抽查的項目是一些常規項目，因而監管的作用甚微。

在供遠大于求的形勢下，小型的配電變壓器企業(yè)可以暫時(shí)歇業(yè)，等有機會(huì )再卷土重來(lái)。有一定規模的配電變壓器企業(yè)當然不能走歇業(yè)的路，要么苦苦支撐，要么尋求和大企業(yè)聯(lián)合或者被收購，要么尋求他路。許多配電變壓器企業(yè)都往特種變壓器這條路上擠，因為大家看到生產(chǎn)特種變壓器的企業(yè)日子要好過(guò)一些。比如許多配電變壓器企業(yè)都正在試制變頻變壓器或者多脈波移相整流變壓器。除了特種變壓器這條路外，還有兩條熱門(mén)的路，一條是使用新材料的非晶合金變壓器；另一條是應用新結構的立體卷鐵心變壓器。

非晶合金變壓器空載損耗是很低，主要應用于負荷率低的地方，應用有限。這是非晶合金片的特性決定的。因為非晶合金片的磁通密度只能取1.0~1.35T，心柱的填充系數只能達到0.82~0.87左右，導致心柱面積大，導線(xiàn)用得多。為省銅材降成本，多設計為負載損耗偏大。負載損耗大的變壓器用在負荷率高的地方很不經(jīng)濟。立體卷鐵心變壓器的發(fā)展是最近幾年的事。在江西大族和廣東海鴻之前也有許多廠(chǎng)家進(jìn)行過(guò)試制，因為沒(méi)有開(kāi)發(fā)出相應的生產(chǎn)設備而沒(méi)能大規模推廣開(kāi)來(lái)。真正把立體卷鐵心變壓器推廣開(kāi)來(lái)的，是位于廣東江門(mén)的一個(gè)偏僻的縣級市——開(kāi)平市的一個(gè)廠(chǎng)家做到的，她就是廣東海鴻變壓器有限公司。

一種新結構的變壓器的推廣開(kāi)來(lái)，除了技術(shù)、設備、工藝、工裝等具備外，還需要順應市場(chǎng)的需求。立體卷鐵心變壓器有許多亮點(diǎn)，突出的亮點(diǎn)是既節約了材料又提升了變壓器性能，特別是做能效指標高的變壓器更有優(yōu)勢，比如油變S13及以上的，干變SCB13及以上的。

按國家有關(guān)部門(mén)的規劃，S11是最低能效標準（三級能效），目標能效標準是S13（二級能效），期望能效標準是S15（一級能效）。在南方電網(wǎng)，2012年采購S(chǎng)11變壓器的比例會(huì )很小，大部分是采購S(chǎng)13的變壓器。在國家電網(wǎng)，也會(huì )逐漸增加S13的采購量，減少S11的采購量。展望未來(lái)三至五年的變壓器市場(chǎng)，S11能效的變壓器將淘汰出市場(chǎng)。市場(chǎng)將以S13能效的變壓器為主，以S15為輔?？梢?jiàn)，立體卷鐵心變壓器順應了市場(chǎng)的需求。市場(chǎng)的反映也應證了這一點(diǎn)。海鴻的立體卷鐵心變壓器在南方電網(wǎng)每年大約有五個(gè)億的銷(xiāo)量。廣東的變壓器廠(chǎng)基本都能生產(chǎn)立體卷鐵心變壓器。南京蘇特電氣生產(chǎn)的部分立體卷鐵心變壓器就是為廣東的變壓器廠(chǎng)貼牌。

為什么立體卷鐵心變壓器做能效指標高的變壓器更顯優(yōu)勢呢？能效指標高意味著(zhù)要使用單位損耗小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，比如單位損耗為0.95W/kg，0.90 W/kg，0.85 W/kg的硅鋼片，甚至是0.80 W/kg的硅鋼片。對疊鐵心變壓器來(lái)說(shuō)，接縫帶來(lái)的損耗，剪、切、沖等機加工帶來(lái)的損耗，夾持力帶來(lái)的損耗，等等，這樣的損耗增加對單位損耗小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片是個(gè)很心痛的問(wèn)題。單位損耗小的硅鋼片還意味著(zhù)硅鋼片更薄，厚度一般為0.23。硅鋼片薄一方面增加了疊的工作量，另一方面增加了疊的難度，更容易在生產(chǎn)中受到損傷，導致附加損耗增加。也就是說(shuō)，疊鐵心使用單位損耗小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片，其工藝系數反而大。這些因素都導致疊鐵心不能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)硅鋼片的性能。對立體卷鐵心變壓器來(lái)說(shuō)，沒(méi)有高損耗區，在整個(gè)磁路上，磁通始終沿著(zhù)扎制方向。硅鋼片變薄還是一樣的繞制。增加的所有附加損耗在退火后會(huì )完全消除（工藝系數在1.05~1.08之間）。所以卷鐵心能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)硅鋼片的性能。隨著(zhù)能效指標越來(lái)越高，硅鋼片單位損耗越來(lái)越小，硅鋼片越來(lái)越薄，“卷”的方式是發(fā)展方向。

在未來(lái)的三至五年，主流的硅鋼片將是厚度為0.23，單位損耗為0.95W/kg，0.90 W/kg，0.85 W/kg，0.80 W/kg的硅鋼片。未來(lái)的十年呢？預計成為主流的硅鋼片是厚度為0.18，單位損耗為0.75W/kg，0.70W/kg，0.65W/kg，0.60W/kg的硅鋼片。到那時(shí)，立體卷鐵心將大行其道，疊鐵心的命運未可知也。另外，當硅鋼片的單位損耗達到0.60W/kg時(shí)，空載損耗和非晶合金片的已經(jīng)相差不多，非晶合金片已無(wú)什么優(yōu)勢可言，其價(jià)格高和負載損耗偏大的缺點(diǎn)更加凸顯。有遠見(jiàn)的企業(yè)應該未雨綢繆。

在這里，有必要談?wù)劰桎撈袌?chǎng)。談?wù)劰桎撈奈磥?lái)發(fā)展狀況。 2008年以前，國內能生產(chǎn)取向冷軋硅鋼片的是武鋼，主要是厚度為0.3，單位損耗為0.130 W/kg，0.120 W/kg，0.110W/kg 的硅鋼片。價(jià)格在4萬(wàn)元/噸左右。高端的硅鋼片只能從日本進(jìn)口，價(jià)格也高。武鋼和日本進(jìn)口的硅鋼片都采用經(jīng)銷(xiāo)商代理的方式銷(xiāo)售。

2009年以后，寶鋼在生產(chǎn)取向冷軋硅鋼片的技術(shù)上取得了重大突破，能大批量生產(chǎn)取向冷軋硅鋼片，并且是單位損耗為0.95 W/kg，0.90 W/kg，0.85 W/kg的。寶鋼的銷(xiāo)售方式是和大型變壓器廠(chǎng)結成戰略同盟，直接向變壓器廠(chǎng)供貨。這樣把武鋼的市場(chǎng)搶走了大部分。武鋼被迫大幅度降價(jià)，最低時(shí)降到1.5萬(wàn)元/噸。日本的硅鋼片也不得不大幅度降價(jià)?，F在，在產(chǎn)需雙雙擴容的同時(shí)，我國硅鋼片技術(shù)水平不斷提升，特別是武鋼、寶鋼、太鋼等企業(yè)生產(chǎn)的冷軋硅鋼已經(jīng)進(jìn)入大型發(fā)電和大型變壓器行業(yè)，產(chǎn)品內在質(zhì)量達到世界先進(jìn)水平、產(chǎn)品表面和尺寸公差可與國外同類(lèi)產(chǎn)品相媲美。

現在的情況是：?jiǎn)挝粨p耗為0.95 W/kg，0.90 W/kg，0.85 W/kg的硅鋼片價(jià)格在2~2.4萬(wàn)元/噸之間。寶鋼的0.80 W/kg的硅鋼片，價(jià)格也只是在2.4萬(wàn)元/噸左右。2011年，寶鋼的取向硅鋼片產(chǎn)能是10萬(wàn)噸，2012年初寶鋼的二期工程已經(jīng)熱試車(chē)，預計2012年的取向硅鋼片產(chǎn)能是20多萬(wàn)噸。

在日本，已經(jīng)有0.70 W/kg的硅鋼片批量供應。但暫時(shí)不供應中國。韓國浦項制鐵也已經(jīng)有0.75 W/kg的硅鋼片生產(chǎn)。按寶鋼的研發(fā)能力，在不久的將來(lái)，也會(huì )有0.70 W/kg的硅鋼片推向市場(chǎng)。

受市場(chǎng)利好消息的影響，一大批民營(yíng)企業(yè)開(kāi)始大膽涉足冷軋硅鋼領(lǐng)域，先后在江蘇、浙江、廣東、四川等地建設冷軋硅鋼生產(chǎn)線(xiàn)，據預測，根據目前的潛在產(chǎn)能，到2013年左右，隨著(zhù)武鋼硅鋼改造，寶鋼30萬(wàn)噸取向硅鋼二三期項目建設、鞍鋼20萬(wàn)噸取向硅鋼一期完善和二期項目建設，以及漣鋼硅鋼片合資項目的完成，屆時(shí)我國冷軋硅鋼產(chǎn)能將完全實(shí)現自給。

“十二五”期間，隨著(zhù)首鋼、漣鋼、本鋼、攀鋼等以及一批民營(yíng)企業(yè)新上項目逐步進(jìn)入市場(chǎng)，在市場(chǎng)需求放大、產(chǎn)能擴張甚至出現供大于求的背景下，硅鋼片市場(chǎng)將更加活躍，價(jià)格也將出現頻繁波動(dòng)，屆時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量穩定性、性?xún)r(jià)比、誠信度等要素將成為市場(chǎng)競爭的新標桿。

到那時(shí)，應該是變壓器產(chǎn)業(yè)的又一個(gè)春天。

這里引入一個(gè)問(wèn)題，使用單位損耗高的硅鋼片還是使用單位損耗低的硅鋼片？誰(shuí)省錢(qián)？從長(cháng)期趨勢看，單位損耗高的硅鋼片與單位損耗低的硅鋼片的價(jià)格差會(huì )縮小。銅與硅鋼片的價(jià)格比會(huì )長(cháng)期維持在3：1以上。在此前提下，使用單位損耗低的硅鋼片省錢(qián)。因為使用單位損耗低的硅鋼片可使鐵心柱的截面積減小，可以節省價(jià)格高的銅。變壓器的體積也會(huì )小些，少用一點(diǎn)油和鋼材。

未來(lái)三至五年的配電變壓器市場(chǎng)會(huì )是怎樣的呢？可以預計到的是，隨著(zhù)變壓器能效指標的提高，硅鋼片市場(chǎng)的豐富，二次片將沒(méi)有了市場(chǎng)；有一部分中等規模的配電變壓器企業(yè)會(huì )轉產(chǎn)或者停產(chǎn)，大部分中等規模的企業(yè)會(huì )尋求新的出路，比如采用新材料，新結構，新技術(shù)，新工藝等技術(shù)含量高的方式來(lái)生產(chǎn)配電變壓器。隨著(zhù)人工成本越來(lái)越高，配電變壓器生產(chǎn)的機械化程度也會(huì )更多。小的配電變壓器企業(yè)依賴(lài)的低人工成本和低技術(shù)含量的生產(chǎn)方式逐漸招淘汰。要生產(chǎn)能效指標高并且成本低質(zhì)量好的變壓器，需要進(jìn)一步投入資金進(jìn)行技術(shù)和設備的更新，它們不愿或不能進(jìn)一步投入資金。所以小的配電變壓器企業(yè)會(huì )消失掉大部分。大多數變壓器廠(chǎng)都多條腿走路，具備生產(chǎn)各種特種變壓器的能力，而不僅僅依賴(lài)配電變壓器；而配電變壓器的需求量在十年以?xún)榷际侵鹉暝黾拥?，供遠大于求的狀況會(huì )得到很大改善。市場(chǎng)會(huì )得到一定規范，變壓器的質(zhì)量和可靠性是優(yōu)先考慮的問(wèn)題，價(jià)格不再是決定性因素?？傊?，變壓器行業(yè)的前景是光明的。但每個(gè)企業(yè)未來(lái)的發(fā)展，取決于今天的決策。

下面，就有關(guān)立體卷鐵心變壓器的問(wèn)題著(zhù)一些說(shuō)明

1、 關(guān)于節材的問(wèn)題

需要說(shuō)明的是，對長(cháng)圓形結構的疊鐵心，節約的材料只在14%左右，但長(cháng)圓形結構的疊鐵心是犧牲了變壓器的抗短路能力的。

有人把立體卷鐵心等同于當年的平面卷鐵心，其實(shí)二者有很大區別，主要有兩點(diǎn)：

（1）、平面卷鐵心節約的材料少，立體卷鐵心節約的

材料多；

（2）、當容量超過(guò)630KVA時(shí)，平面卷鐵心變壓器的空載損耗反而超過(guò)疊鐵心變壓器的。所以，平面卷鐵心只能做小容量的變壓器。立體卷鐵心是容量越大越有優(yōu)勢。

2、關(guān)于生產(chǎn)效率的問(wèn)題

有人認為立體卷鐵心變壓器的線(xiàn)圈生產(chǎn)效率低。對油浸式變壓器，實(shí)際上只要熟練了，和平面疊鐵心的繞線(xiàn)相比差不了多少。對樹(shù)脂澆注的變壓器來(lái)說(shuō)，立體卷鐵心的裝模和卸模很費事，生產(chǎn)效率是很低。所以，立體卷鐵心的干式變壓器用非封包式的更可行。另外，立體卷鐵心變壓器的生產(chǎn)周期要長(cháng)一些，原因是線(xiàn)圈和鐵心不能同時(shí)生產(chǎn)，需要等鐵心制造好檢驗合格后才能繞線(xiàn)圈。

3、 關(guān)于退火的問(wèn)題

鐵心退火是要增加成本。但帶來(lái)的好處也很明顯，即導磁性能可恢復到機加工前的原有水平。工藝系數僅為1.05左右。在生產(chǎn)安排上，只要每一爐放入規定量的鐵心，平均攤到每噸鐵心上的成本只是幾百元。也有人認為鐵心退火工藝要求較高，不好掌握。如果是人工操作，是不好掌握。但現在的真空退火設備都是電腦控制，操作容易并且可靠性高。

4、 關(guān)于立體卷鐵心變壓器的性能

拋開(kāi)宣傳的成分，立體卷鐵心變壓器有實(shí)際意義的性能提升有以下幾點(diǎn)：

① 硅鋼片連續卷制，鐵心無(wú)接縫，大大減少了磁阻，空載電流減少到0.1~0.25%這樣的低水平。提高了功率因數，降低了電網(wǎng)線(xiàn)損。 ② 卷鐵心自身是一個(gè)無(wú)接縫的整體，噪音水平降低很多。在運行時(shí)的噪音水平可以降低到30～45dB，保護了環(huán)境。

③ 諧波小。這得益于Dyn11和立體卷鐵心二者的組合，給諧波提供了雙重回路。無(wú)論是來(lái)自低壓側還是高壓側的諧波，都能有偱環(huán)回路，不會(huì )向另一側擴散。諧波電流減少80%。廣東海鴻的試驗也證明了這一點(diǎn)。

5、立體卷鐵心結構帶來(lái)的獨特之處

① 鐵心不是被夾緊而是用膠固化并綁扎。不用夾件緊固，避免了因鐵心加緊力所帶來(lái)的鐵心性能惡化，損耗增加等。 但可靠性有待時(shí)間的考驗。估計膠固化應該沒(méi)有問(wèn)題。主要是綁扎和楔緊方式應該有所改進(jìn)。

② 維修性差，維修困難。

③ 正因為維修困難，所以每臺立體卷鐵心變壓器的每道工序都必須檢驗而不象疊鐵心那樣是抽檢。表面看是增加了工作量，但確保最終的成品都合格

④ 人工疊片和機械卷制鐵心相比，肯定是機械卷制鐵心生產(chǎn)效率 高。隨著(zhù)硅鋼片越來(lái)越薄，人工疊片生產(chǎn)效率會(huì )更低。

⑤ 設計不能隨原材料價(jià)格的變化而變動(dòng)。因為設計一旦確定，繞 制線(xiàn)圈的齒輪盤(pán)的尺寸也確定了。今后的設計如果要變動(dòng)，也

只能?chē)@已制成的齒輪盤(pán)的尺寸來(lái)變動(dòng)。否則就要重新生產(chǎn)齒輪盤(pán)。

⑥ 需要的工裝較多。比如齒輪盤(pán)，對同一種容量的變壓器， 有 全銅，全鋁，半銅半鋁三種，齒輪盤(pán)也相應需要三種。

總之，立體卷鐵心結構是一種既節約材料又提升了變壓器性能的結構。增加的生產(chǎn)難度可以研制專(zhuān)用設備和工裝給予解決。不像長(cháng)圓形結構的鐵心，雖然節約了材料，但變壓器的抗短路能力下降了。隨著(zhù)變壓器能效指標的進(jìn)一步提高，硅鋼片越來(lái)越薄，“疊”的方式越來(lái)越不容易，“卷”的方式是發(fā)展方向。