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，性能特點是什么？優(yōu)勢在哪里？市場情況怎樣？下面將給出一定的分析。 還得從中國的配電變壓器市場說起。

中國的配電變壓器市場現(xiàn)正處于一個艱難的階段。大小企業(yè)日子都不好過。問題很多，可以用怪相叢生來形容。比如質(zhì)量觀念差，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縮小主絕緣距離而不考慮長期穩(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(jiān)管存在制度性漏洞。沒有一個“優(yōu)勝劣汰”的競爭規(guī)則。沒有一個行政職權(quán)的部門來規(guī)范行業(yè)秩序。產(chǎn)能過剩加無序競爭的結(jié)果只能是如此。價低者中標的招標方式也助長了這些怪相。

配電變壓器的技術(shù)門檻很低，容易進入。再加上國家對配電變壓器質(zhì)量的監(jiān)管存在制度性漏洞，進入者太多，導致供遠大于求。比如配電變壓器型號證書的取得就存在嚴重缺陷。送到國家有關(guān)機構(gòu)去做型式試驗的配電變壓器和實際生產(chǎn)的配電變壓器嚴重脫節(jié)，甚至是風馬牛不相干的兩回事。君不見許多變壓器廠就是買其他廠的變壓器去取得型號證書的嗎?。ㄓ袑ｉT的黃牛黨提供這種服務）。現(xiàn)在全國流行的長圓形鋁線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行抽檢，因為抽查的廠家少，抽查的變壓器數(shù)量少，抽查的項目是一些常規(guī)項目，因而監(jiān)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)可以暫時歇業(yè)，等有機會再卷土重來。有一定規(guī)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(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(shù)只能達到0.82~0.87左右，導致心柱面積大，導線用得多。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家進行過試制，因為沒有開發(fā)出相應的生產(chǎn)設備而沒能大規(guī)模推廣開來。真正把立體卷鐵心變壓器推廣開來的，是位于廣東江門的一個偏僻的縣級市——開平市的一個廠家做到的，她就是廣東海鴻變壓器有限公司。

一種新結(jié)構(gòu)的變壓器的推廣開來，除了技術(shù)、設備、工藝、工裝等具備外，還需要順應市場的需求。立體卷鐵心變壓器有許多亮點，突出的亮點是既節(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)部門的規(guī)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S11變壓器的比例會很小，大部分是采購S13的變壓器。在國家電網(wǎng)，也會逐漸增加S13的采購量，減少S11的采購量。展望未來三至五年的變壓器市場，S11能效的變壓器將淘汰出市場。市場將以S13能效的變壓器為主，以S15為輔。可見，立體卷鐵心變壓器順應了市場的需求。市場的反映也應證了這一點。海鴻的立體卷鐵心變壓器在南方電網(wǎng)每年大約有五個億的銷量。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高的變壓器更顯優(yōu)勢呢？能效指標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。對疊鐵心變壓器來說，接縫帶來的損耗，剪、切、沖等機加工帶來的損耗，夾持力帶來的損耗，等等，這樣的損耗增加對單位損耗小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片是個很心痛的問題。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，導致附加損耗增加。也就是說，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說，沒有高損耗區(qū)，在整個磁路上，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。隨著能效指標越來越高，硅鋼片單位損耗越來越小，硅鋼片越來越薄，“卷”的方式是發(fā)展方向。

在未來的三至五年，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，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，空載損耗和非晶合金片的已經(jīng)相差不多，非晶合金片已無什么優(yōu)勢可言，其價格高和負載損耗偏大的缺點更加凸顯。有遠見的企業(yè)應該未雨綢繆。

在這里，有必要談談硅鋼片市場。談談硅鋼片的未來發(fā)展狀況。 2008年以前，國內(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。價格在4萬元/噸左右。高端的硅鋼片只能從日本進口，價格也高。武鋼和日本進口的硅鋼片都采用經(jīng)銷商代理的方式銷售。

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。這樣把武鋼的市場搶走了大部分。武鋼被迫大幅度降價，最低時降到1.5萬元/噸。日本的硅鋼片也不得不大幅度降價?，F(xiàn)在，在產(chǎn)需雙雙擴容的同時，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)量達到世界先進水平、產(chǎn)品表面和尺寸公差可與國外同類產(chǎn)品相媲美。

現(xiàn)在的情況是：單位損耗為0.95 W/kg，0.90 W/kg，0.85 W/kg的硅鋼片價格在2~2.4萬元/噸之間。寶鋼的0.80 W/kg的硅鋼片，價格也只是在2.4萬元/噸左右。2011年，寶鋼的取向硅鋼片產(chǎn)能是10萬噸，2012年初寶鋼的二期工程已經(jīng)熱試車，預計2012年的取向硅鋼片產(chǎn)能是20多萬噸。

在日本，已經(jīng)有0.70 W/kg的硅鋼片批量供應。但暫時不供應中國。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，也會有0.70 W/kg的硅鋼片推向市場。

受市場利好消息的影響，一大批民營企業(yè)開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，據(jù)預測，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30萬噸取向硅鋼二三期項目建設、鞍鋼20萬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，屆時我國冷軋硅鋼產(chǎn)能將完全實現(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企業(yè)新上項目逐步進入市場，在市場需求放大、產(chǎn)能擴張甚至出現(xiàn)供大于求的背景下，硅鋼片市場將更加活躍，價格也將出現(xiàn)頻繁波動，屆時產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、性價比、誠信度等要素將成為市場競爭的新標桿。

到那時，應該是變壓器產(chǎn)業(yè)的又一個春天。

這里引入一個問題，使用單位損耗高的硅鋼片還是使用單位損耗低的硅鋼片？誰省錢？從長期趨勢看，單位損耗高的硅鋼片與單位損耗低的硅鋼片的價格差會縮小。銅與硅鋼片的價格比會長期維持在3：1以上。在此前提下，使用單位損耗低的硅鋼片省錢。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(jié)省價格高的銅。變壓器的體積也會小些，少用一點油和鋼材。

未來三至五年的配電變壓器市場會是怎樣的呢？可以預計到的是，隨著變壓器能效指標的提高，硅鋼片市場的豐富，二次片將沒有了市場；有一部分中等規(guī)模的配電變壓器企業(yè)會轉(zhuǎn)產(chǎn)或者停產(chǎn)，大部分中等規(guī)模的企業(yè)會尋求新的出路，比如采用新材料，新結(jié)構(gòu)，新技術(shù)，新工藝等技術(shù)含量高的方式來生產(chǎn)配電變壓器。隨著人工成本越來越高，配電變壓器生產(chǎn)的機械化程度也會更多。小的配電變壓器企業(yè)依賴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，需要進一步投入資金進行技術(shù)和設備的更新，它們不愿或不能進一步投入資金。所以小的配電變壓器企業(yè)會消失掉大部分。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，而不僅僅依賴配電變壓器；而配電變壓器的需求量在十年以內(nèi)都是逐年增加的，供遠大于求的狀況會得到很大改善。市場會得到一定規(guī)范，變壓器的質(zhì)量和可靠性是優(yōu)先考慮的問題，價格不再是決定性因素?？傊儔浩餍袠I(yè)的前景是光明的。但每個企業(yè)未來的發(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題著一些說明

1、 關(guān)于節(jié)材的問題

需要說明的是，對長圓形結(jié)構(gòu)的疊鐵心，節(jié)約的材料只在14%左右，但長圓形結(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年的平面卷鐵心，其實二者有很大區(qū)別，主要有兩點：

（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）、當容量超過630KVA時，平面卷鐵心變壓器的空載損耗反而超過疊鐵心變壓器的。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)效率的問題

有人認為立體卷鐵心變壓器的線圈生產(chǎn)效率低。對油浸式變壓器，實際上只要熟練了，和平面疊鐵心的繞線相比差不了多少。對樹脂澆注的變壓器來說，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)周期要長一些，原因是線圈和鐵心不能同時生產(chǎn)，需要等鐵心制造好檢驗合格后才能繞線圈。

3、 關(guān)于退火的問題

鐵心退火是要增加成本。但帶來的好處也很明顯，即導磁性能可恢復到機加工前的原有水平。工藝系數(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

拋開宣傳的成分，立體卷鐵心變壓器有實際意義的性能提升有以下幾點：

① 硅鋼片連續(xù)卷制，鐵心無接縫，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)線損。 ② 卷鐵心自身是一個無接縫的整體，噪音水平降低很多。在運行時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。無論是來自低壓側(cè)還是高壓側(cè)的諧波，都能有偱環(huán)回路，不會向另一側(cè)擴散。諧波電流減少80%。廣東海鴻的試驗也證明了這一點。

5、立體卷鐵心結(jié)構(gòu)帶來的獨特之處

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的鐵心性能惡化，損耗增加等。 但可靠性有待時間的考驗。估計膠固化應該沒有問題。主要是綁扎和楔緊方式應該有所改進。

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。隨著硅鋼片越來越薄，人工疊片生產(chǎn)效率會更低。

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

只能圍繞已制成的齒輪盤的尺寸來變動。否則就要重新生產(chǎn)齒輪盤。

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

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)難度可以研制專用設備和工裝給予解決。不像長圓形結(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的進一步提高，硅鋼片越來越薄，“疊”的方式越來越不容易，“卷”的方式是發(fā)展方向。