国家电网公司在今年印发的 1 号文件中指出,大力开展“两型三新”线路建设,加快科研成果 转化,不断提升电网装备水平和科技含量,促进电网节能、节地、节村。对此,记者采访了中国 电科院和国网武高院的专家,并邀请部分变压器制造企业的负责人,就如何更好地实现变压器的 节能环保进行广泛探讨,现将专家的观点和相关企业在变压器节能环保方面的经验与读者分享。 2005 年,电力行业发布了《配电变压器能效技术经济评价导则》,该导则从 2006 年 6 月 1 日 开始执行。其主要目的是协助用户从经济角度了解配电变压器的经济性、评判配电变压器的节能。
效益,从而推动高效节能变压器的使用。 “所谓节能变压器是指在满足运行可靠性和经济性要求的前提下,通过采用新材料、新结构、新工艺等技术手段,降低变压器空载损耗和负载损耗,使变压器在运行中消耗较少能源,达到节 能环保的目的。”中国电科院高压研究所教授级高级工程师王梦云解释道,“空载损耗与铁心的材 质、结构和制造工艺等因素密切相关。”
目前,国家正在构建节约型社会,产业政策也逐渐向节能型倾斜,节能型变压器市场也变得 愈发开阔起来。“在国家电网公司集中招标中,损耗值的大小是对产品是否节能的重要评价指标。” 国网武汉高压研究院副总工程师、电力行业电力变压器标准化技术委员会主任委员付锡年说。
随着人们对环境要求的不断提高,变压器企业需要在节能环保方面不断进行技术改造和创新。如何实现节能环保 评价变压器的性能好坏主要看三个方面,即节能、环保和可靠性。要实现变压器节能可以从两方面入手,一是在制造过程中,采用新材料,二是选择节能型变 压器投入运行。
王梦云认为,在制造变压器的过程中,体形结构的改变可以降低空载损耗,绕组方式的改变 可以降低负载损耗。以配电变压器为例,在制造过程中,可由热轧硅钢片改为冷轧硅钢片,从而 实现降损。另外,同样使用冷轧硅钢片,改变铁心结构,可以达到 S10 或 S11 的标准,噪声可降 低 6 到 10 分贝。如果采用非晶合金铁心,则可达到 S16 标准。其次,使用不同的线圈绕制方式, 也可达到节能降耗的目的。另外,降低附加零件的损耗电量,可在整体上降低变压器的损耗。例 如采用低消耗的冷却器、散热器和开关。
付锡年认为,通过优化设计、采用换位导线等方法,也可降低涡流损耗和附加损耗。 在输配电线路建设初期,要尽量选择节能型变压器,并要根据负载大小来核定变压器的容量,
将其控制在经济运行的范围内。 王梦云说:“对于一些重大用电设备,必须使用两台变压器。这样,可以在负荷小时用一台,负荷大的时候用两台。如果一台损坏,另一台可继续工作。” 他说:“要实现变压器的经济运行,还应注意以下几点:第一,要提高功率因数。第二,要降低变压器运行温度,运行温度降低一度,损耗大概可降低 0.32%。第三,要使用合适的控制系统。”
变压器的环保问题主要集中在噪声上。其噪声一是来自本体,二是来自冷却设备。近些年来,ONAN 自然油循环空气冷却方式被广泛采用,这在很大程度上减小了设备的噪声,也减少了维护 设备的工作量。
付锡年说:“噪声的降低可以通过改进铁心结构、降低铁心磁密以及采取减振和隔声等措施 来实现。随着技术的进步,新投运的变压器噪声水平会不断降低。”他还举例说:“500 千伏变压 器的噪声已在 75 分贝以下,有的制造厂还能做到更低。110 千伏变压器的噪声已在 65 分贝以下。配电变压器的噪声一般都在 55 分贝以下。国内造企业一股都能满足这些要求。” 应用中存在的问题 目前,国内节能环保变压器在应用方面还存在一些问题。王梦云表示:“近几年,国家大力提倡节能减排,但对用户来讲,节能是‘看不见’的,也就是说即时性不明显。用户不愿花大价 钱购买节能型变压器,只愿用目前成本低的产品,而没有看到节能的长远效益。”
王梦云介绍说:“在管理上,以美国为例,变压器的生产、安装、运行都是由一个公司安排, 出了问题,统一由这个公司解决。而国内在变压器制造、安装、运行上都是各自为政,没有形成 统一管理,出了问题不免相互推卸责任。”对此,王梦云认为,在推广节能环保变压器的过程中,应加强配套措施的实施,包括相应的 法律法规、标准以及财政支持等。这样,节能环保变压器的推广应用过程才会顺畅。
另外,国内节能环保变压器成本高也是阻碍其推广的因素之一。国内变压器核心原材料还需 要大量进口,目前,国内变压器在原材料、组部件的技术方面进步相对缓慢。优质冷轧硅钢片几 乎全部要从日本、俄罗斯以及西欧进口。高品质、高规格绝缘材料,仍需要大量进口。在组部件 技术上,分接开关技术与国外高端产品还有较大差距。
随着电压等级的提高,高品质原材料、组部件的需求量越来越大。如果国产原材料、组部件 的生产水平跟不上,变压器制造企业的生产成本就降不下来,利润空间相对就比较小。同时,因 为国外原材料供货能力的限制,也会影响国内企业产能的发挥。
付锡年说:“是否应该用节能型变压器替换高耗能变压器,降低变压器的运营成本,是变压 器生产企业和大型工业企业共同面对的问题。”
他说,尽管非晶合金变压器比一般硅钢片变压器的价格昂贵,但非晶合金变压器的综合能耗 费用(TOC)值大大低于硅钢片变压器,运行费用低,高效节能。
王梦云认为,从 20 年长期运行的综合效益来看,选择非晶合金变压器比使用一般硅钢片变 压器经济合理。长久看来,还是值得投资的。他还说:“如果非晶合金变压器的价格能够降到一 般变压器的 1.6 倍以下,推广起来就比较容易了。”而价格水平的降低需要技术的支持,说到底, 还是要提高变压器生产企业的技术制造能力。