再論立體卷鐵心變壓器

立體卷鐵心變壓器是一種新結(jié)構(gòu)的配電變壓器，性能特點(diǎn)是什么？?jī)?yōu)勢(shì)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(guó)的配電變壓器市場(chǎng)說(shuō)起。

中國(guó)的配電變壓器市場(chǎng)現(xiàn)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)量觀念差，為降低成本，選用次等材料;設(shè)計(jì)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(zhǎng)期穩(wěn)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(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量惡性循環(huán)等等。導(dǎo)致這一切的主要原因是配電變壓器的產(chǎn)量遠(yuǎn)大于需求量，而國(guó)家對(duì)配電變壓器質(zhì)量的監(jiān)管存在制度性漏洞。沒(méi)有一個(gè)“優(yōu)勝劣汰”的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則。沒(méi)有一個(gè)行政職權(quán)的部門(mén)來(lái)規(guī)范行業(yè)秩序。產(chǎn)能過(guò)剩加無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果只能是如此。價(jià)低者中標(biāo)的招標(biāo)方式也助長(zhǎng)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(guó)家對(duì)配電變壓器質(zhì)量的監(jiān)管存在制度性漏洞，進(jìn)入者太多，導(dǎo)致供遠(yuǎn)大于求。比如配電變壓器型號(hào)證書(shū)的取得就存在嚴(yán)重缺陷。送到國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)去做型式試驗(yàn)的配電變壓器和實(shí)際生產(chǎn)的配電變壓器嚴(yán)重脫節(jié)，甚至是風(fēng)馬牛不相干的兩回事。君不見(jiàn)許多變壓器廠就是買(mǎi)其他廠的變壓器去取得型號(hào)證書(shū)的嗎?。ㄓ袑?zhuān)門(mén)的黃牛黨提供這種服務(wù)）。現(xiàn)在全國(guó)流行的長(zhǎng)圓形鋁線(xiàn)油浸式變壓器如果拿去做短路試驗(yàn)，基本上是全軍覆滅。可悲的是這樣的變壓器在全國(guó)大行其道。雖然國(guó)家每年對(duì)配電變壓器都進(jìn)行抽檢，因?yàn)槌椴榈膹S家少，抽查的變壓器數(shù)量少，抽查的項(xiàng)目是一些常規(guī)項(xiàng)目，因而監(jiān)管的作用甚微。

在供遠(yuǎn)大于求的形勢(shì)下，小型的配電變壓器企業(yè)可以暫時(shí)歇業(yè)，等有機(jī)會(huì)再卷土重來(lái)。有一定規(guī)模的配電變壓器企業(yè)當(dāng)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(gòu)，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?yàn)榇蠹铱吹缴a(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(yīng)用新結(jié)構(gòu)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(yīng)用于負(fù)荷率低的地方，應(yīng)用有限。這是非晶合金片的特性決定的。因?yàn)榉蔷Ш辖鹌拇磐芏戎荒苋?.0~1.35T，心柱的填充系數(shù)只能達(dá)到0.82~0.87左右，導(dǎo)致心柱面積大，導(dǎo)線(xiàn)用得多。為省銅材降成本，多設(shè)計(jì)為負(fù)載損耗偏大。負(fù)載損耗大的變壓器用在負(fù)荷率高的地方很不經(jīng)濟(jì)。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家進(jìn)行過(guò)試制，因?yàn)闆](méi)有開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備而沒(méi)能大規(guī)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(jí)市——開(kāi)平市的一個(gè)廠家做到的，她就是廣東海鴻變壓器有限公司。

一種新結(jié)構(gòu)的變壓器的推廣開(kāi)來(lái)，除了技術(shù)、設(shè)備、工藝、工裝等具備外，還需要順應(yīng)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(jié)約了材料又提升了變壓器性能，特別是做能效指標(biāo)高的變壓器更有優(yōu)勢(shì)，比如油變S13及以上的，干變SCB13及以上的。

按國(guó)家有關(guān)部門(mén)的規(guī)劃，S11是最低能效標(biāo)準(zhǔn)（三級(jí)能效），目標(biāo)能效標(biāo)準(zhǔn)是S13（二級(jí)能效），期望能效標(biāo)準(zhǔn)是S15（一級(jí)能效）。在南方電網(wǎng)，2012年采購(gòu)S11變壓器的比例會(huì)很小，大部分是采購(gòu)S13的變壓器。在國(guó)家電網(wǎng)，也會(huì)逐漸增加S13的采購(gòu)量，減少S11的采購(gòu)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(yīng)了市場(chǎng)的需求。市場(chǎng)的反映也應(yīng)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貼牌。

為什么立體卷鐵心變壓器做能效指標(biāo)高的變壓器更顯優(yōu)勢(shì)呢？能效指標(biāo)高意味著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(duì)疊鐵心變壓器來(lái)說(shuō)，接縫帶來(lái)的損耗，剪、切、沖等機(jī)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(duì)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(dǎo)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(shù)反而大。這些因素都導(dǎo)致疊鐵心不能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)硅鋼片的性能。對(duì)立體卷鐵心變壓器來(lái)說(shuō)，沒(méi)有高損耗區(qū)，在整個(gè)磁路上，磁通始終沿著扎制方向。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(shù)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。隨著能效指標(biāo)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(yù)計(jì)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(yùn)未可知也。另外，當(dāng)硅鋼片的單位損耗達(dá)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(shì)可言，其價(jià)格高和負(fù)載損耗偏大的缺點(diǎn)更加凸顯。有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)應(yīng)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?fàn)顩r。 2008年以前，國(guó)內(nèi)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結(jié)成戰(zhàn)略同盟，直接向變壓器廠供貨。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(xiàn)在，在產(chǎn)需雙雙擴(kuò)容的同時(shí)，我國(guó)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(nèi)在質(zhì)量達(dá)到世界先進(jìn)水平、產(chǎn)品表面和尺寸公差可與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相媲美。

現(xiàn)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(yù)計(jì)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(yīng)。但暫時(shí)不供應(yīng)中國(guó)。韓國(guó)浦項(xiàng)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(shè)冷軋硅鋼生產(chǎn)線(xiàn)，據(jù)預(yù)測(cè)，根據(jù)目前的潛在產(chǎn)能，到2013年左右，隨著武鋼硅鋼改造，寶鋼30萬(wàn)噸取向硅鋼二三期項(xiàng)目建設(shè)、鞍鋼20萬(wàn)噸取向硅鋼一期完善和二期項(xiàng)目建設(shè)，以及漣鋼硅鋼片合資項(xiàng)目的完成，屆時(shí)我國(guó)冷軋硅鋼產(chǎn)能將完全實(shí)現(xiàn)自給。

“十二五”期間，隨著首鋼、漣鋼、本鋼、攀鋼等以及一批民營(yíng)企業(yè)新上項(xiàng)目逐步進(jìn)入市場(chǎng)，在市場(chǎng)需求放大、產(chǎn)能擴(kuò)張甚至出現(xiàn)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(xiàn)頻繁波動(dòng)，屆時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、性?xún)r(jià)比、誠(chéng)信度等要素將成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新標(biāo)桿。

到那時(shí)，應(yīng)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(zhǎng)期趨勢(shì)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(zhǎng)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?yàn)槭褂脝挝粨p耗低的硅鋼片可使鐵心柱的截面積減小，可以節(jié)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(yù)計(jì)到的是，隨著變壓器能效指標(biāo)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(guī)模的配電變壓器企業(yè)會(huì)轉(zhuǎn)產(chǎn)或者停產(chǎn)，大部分中等規(guī)模的企業(yè)會(huì)尋求新的出路，比如采用新材料，新結(jié)構(gòu)，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。隨著人工成本越來(lái)越高，配電變壓器生產(chǎn)的機(jī)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(biāo)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(shè)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(shù)變壓器廠都多條腿走路，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)?nèi)都是逐年增加的，供遠(yuǎn)大于求的狀況會(huì)得到很大改善。市場(chǎng)會(huì)得到一定規(guī)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儔浩餍袠I(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)題著一些說(shuō)明

1、 關(guān)于節(jié)材的問(wèn)題

需要說(shuō)明的是，對(duì)長(zhǎng)圓形結(jié)構(gòu)的疊鐵心，節(jié)約的材料只在14%左右，但長(zhǎng)圓形結(jié)構(gòu)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(dāng)年的平面卷鐵心，其實(shí)二者有很大區(qū)別，主要有兩點(diǎn)：

（1）、平面卷鐵心節(jié)約的材料少，立體卷鐵心節(jié)約的

材料多；

（2）、當(dāng)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(shì)。

2、關(guān)于生產(chǎn)效率的問(wèn)題

有人認(rèn)為立體卷鐵心變壓器的線(xiàn)圈生產(chǎn)效率低。對(duì)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(duì)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(fèi)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(zhǎng)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(yàn)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(dǎo)磁性能可恢復(fù)到機(jī)加工前的原有水平。工藝系數(shù)僅為1.05左右。在生產(chǎn)安排上，只要每一爐放入規(guī)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(rèn)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(xiàn)在的真空退火設(shè)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(xù)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(shù)，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(yùn)行時(shí)的噪音水平可以降低到30～45dB，保護(hù)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(cè)還是高壓側(cè)的諧波，都能有偱環(huán)回路，不會(huì)向另一側(cè)擴(kuò)散。諧波電流減少80%。廣東海鴻的試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。

5、立體卷鐵心結(jié)構(gòu)帶來(lái)的獨(dú)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(yàn)。估計(jì)膠固化應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。主要是綁扎和楔緊方式應(yīng)該有所改進(jìn)。

② 維修性差，維修困難。

③ 正因?yàn)榫S修困難，所以每臺(tái)立體卷鐵心變壓器的每道工序都必須檢驗(yàn)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(jī)械卷制鐵心相比，肯定是機(jī)械卷制鐵心生產(chǎn)效率 高。隨著硅鋼片越來(lái)越薄，人工疊片生產(chǎn)效率會(huì)更低。

⑤ 設(shè)計(jì)不能隨原材料價(jià)格的變化而變動(dòng)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(duì)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(yīng)需要三種。

總之，立體卷鐵心結(jié)構(gòu)是一種既節(jié)約材料又提升了變壓器性能的結(jié)構(gòu)。增加的生產(chǎn)難度可以研制專(zhuān)用設(shè)備和工裝給予解決。不像長(zhǎng)圓形結(jié)構(gòu)的鐵心，雖然節(jié)約了材料，但變壓器的抗短路能力下降了。隨著變壓器能效指標(biāo)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。