技術(shù)研究報(bào)告

低損耗節(jié)能電爐變壓器技術(shù)研究匯報(bào)衡陽(yáng)市鴻業(yè)電力特種變壓器有限企業(yè)目錄TOC\o"1-1"\h\z\u一、概述 1二、重要研究?jī)?nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)路線(xiàn)及重要技術(shù)指標(biāo) 1三、項(xiàng)目的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 4五、成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用的條件及市場(chǎng)前景 5六、存在的重要問(wèn)題及下一步研究發(fā)展目的 9低損耗節(jié)能電爐變壓器技術(shù)研究匯報(bào)一、概述電爐變壓器是專(zhuān)為多種電爐提供電源的變壓器。工業(yè)用電爐變壓器大體可分為3類(lèi):電阻爐變壓器、電弧爐變壓器和感應(yīng)爐變壓器。我國(guó)是能源緊缺的國(guó)家，尤其是電能，許多電爐鋼廠，因電費(fèi)所占的高成本而缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，減少電耗成為電爐鋼廠提高經(jīng)濟(jì)活力的重要課題。本項(xiàng)目低損耗節(jié)能電爐變壓器采用的措施是相對(duì)優(yōu)化導(dǎo)磁鐵芯的設(shè)計(jì)及繞組匝比，通過(guò)減少導(dǎo)體長(zhǎng)度,來(lái)減少漏磁損耗；通過(guò)增大導(dǎo)體的表面積來(lái)減少趨附效應(yīng)的影響，減少電阻損耗；通過(guò)提高功率原因COSφ等技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家中低壓輸配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢查中心的檢測(cè)，所檢項(xiàng)目所有符合檢查根據(jù)的規(guī)定；通過(guò)在江蘇鑫源鎳業(yè)有限企業(yè)、宿遷翔翔實(shí)業(yè)有限企業(yè)等企業(yè)的試用推廣，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，損耗低，噪音小，溫升低，節(jié)能效果好，獲得了顧客的一致好評(píng)。二、重要研究?jī)?nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)路線(xiàn)及重要技術(shù)指標(biāo)1．重要研究?jī)?nèi)容1）特種變壓器低壓端子密封構(gòu)造本項(xiàng)目克服既有特種變壓器（重要是電爐變壓器和整流變壓器）密封性能的局限性，研制出一種特種變壓器低壓端子密封構(gòu)造，其構(gòu)造簡(jiǎn)樸，并可以防止特種變壓器低壓端子出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。2）特種變壓器的油箱本項(xiàng)目克服既有特種變壓器的油箱在低電壓、大電流工作狀態(tài)下，構(gòu)造損耗大的缺陷，研制出一種特種變壓器油箱，可以節(jié)省大量的變壓器油及適量的銅材、二次輸出效率高、抗擊內(nèi)壓機(jī)械強(qiáng)度好。3）低損耗節(jié)能技術(shù)研究深入有效減少電爐變壓器的內(nèi)阻，提高功率原因，減少無(wú)功消耗，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性。2．關(guān)鍵技術(shù)（1）采用雙餅式低壓繞組及企業(yè)研制的專(zhuān)有技術(shù)中的特殊換位措施制造變壓器的二次繞組，使多根并繞的繞組環(huán)流下降為零，可以有效減少變壓器的損耗及溫升。（2）增大導(dǎo)體的表面積來(lái)減少趨附效應(yīng)的影響，從而減少電阻損耗。（3）減少漏磁損耗：合理選擇變壓器出線(xiàn)方式并對(duì)應(yīng)減少出線(xiàn)排厚度既可以很好地散熱又可以完全抵消因漏磁帶來(lái)的電抗，到達(dá)了減少損耗的效果。（4）采用特殊的繞組布置方式，減少變壓器阻抗，以提高功率原因COSφ。3．技術(shù)路線(xiàn)4、產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)現(xiàn)在本項(xiàng)目產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，我們對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行可靠性審核后，進(jìn)行原材料及部件的采購(gòu)，所有原材料及零部件經(jīng)檢查合格后再進(jìn)入庫(kù)房，先制作絕緣件及其他部件，再繞制線(xiàn)圈，剪制鐵芯然后進(jìn)入裝配（此前所有部件要再通過(guò)測(cè)試合格），裝配后對(duì)器身進(jìn)行有關(guān)處理后，即進(jìn)行干燥處理。我們的節(jié)能技術(shù)重要是為了控制產(chǎn)品的負(fù)載損耗和提高工作效率，因此特種（電爐）變壓器低壓一般選擇側(cè)部引出低壓，再連接到外部端子，低壓的大電流注定使用大截面積才能滿(mǎn)足其需求，在處理這個(gè)問(wèn)題上我們采用了上部敞口式，在制作中即減少了低壓引出線(xiàn)的長(zhǎng)度，在裝配中不須對(duì)其進(jìn)行約束，可輕易進(jìn)行總轉(zhuǎn)配?？傃b前我們對(duì)干燥合格的變壓器器身以及外殼深入做有關(guān)測(cè)試，再進(jìn)入總裝配，加入通過(guò)檢查的變壓器油，生產(chǎn)即結(jié)束。５．重要技術(shù)指標(biāo)以HKSSP-17000/35為例：項(xiàng)目指標(biāo)同類(lèi)產(chǎn)品/項(xiàng)目實(shí)行前本項(xiàng)目產(chǎn)品/項(xiàng)目實(shí)行后負(fù)載損耗133000W119000W耗油7900Kg7200kg銅材700kg500kg三、項(xiàng)目的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1、合理布置電爐變壓器低壓側(cè)匯流排，減少漏磁損耗漏磁損耗是負(fù)載損耗中的一部分，它跟電流大小和大電流的相對(duì)位置有關(guān)，根據(jù)這一電學(xué)特性，把本來(lái)低壓側(cè)的匯流排從18mm減到10mm,即可以很好地散熱又可以基本抵消漏磁，到達(dá)了減少損耗的效果。2、采用特殊的繞組布置方式、減少變壓器阻抗，以提高系統(tǒng)功率原因COSφ目前的顧客對(duì)特種變壓器二次電壓的變化規(guī)定較大，按照常規(guī)繞組布置方式，使變壓器的阻抗隨二次電壓的變化平方而變化，由于變壓器阻抗影響總體系統(tǒng)運(yùn)行COSφ,使得系統(tǒng)COSφ較小，本項(xiàng)目采用企業(yè)專(zhuān)有技術(shù)中的特殊繞組布置方式，使得變壓器的阻抗在二次電壓調(diào)整時(shí)變化很小，從而提高了系統(tǒng)功率原因COSφ。3、增大導(dǎo)體的表面積，減少趨附效應(yīng)的影響并減少了電阻帶來(lái)的損耗變壓器的導(dǎo)線(xiàn)及引線(xiàn)銅排均有趨附效應(yīng)這一特點(diǎn)，本項(xiàng)目通過(guò)減少繞組導(dǎo)線(xiàn)的單位截面積、增長(zhǎng)并聯(lián)導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量、增大導(dǎo)體的表面積來(lái)減少趨附效應(yīng)的影響，也減少了電阻帶來(lái)的損耗。4、采用雙餅式并聯(lián)繞組，采用我司研制的專(zhuān)有技術(shù)中特殊換位方式使繞組內(nèi)部的循環(huán)電流降為零,從而減少了變壓器的損耗、減少了溫升。由于低壓繞組截面積大，并繞的導(dǎo)線(xiàn)根數(shù)諸多，本項(xiàng)目產(chǎn)品采用雙餅式并聯(lián)繞組，使用特殊導(dǎo)線(xiàn)換位措施，讓再多的并聯(lián)導(dǎo)線(xiàn)都是完全等長(zhǎng)的(通過(guò)多次試驗(yàn)證明，其他換位措施難以做到),這就讓多根并繞繞組內(nèi)部的循環(huán)電流降為零,不僅減少了變壓器的損耗并且還減少溫升。５、合理選擇繞組并繞根數(shù)，到達(dá)既減少繞組電阻又使集膚效應(yīng)減弱，使二次電流到達(dá)額定的1.3倍本項(xiàng)目合理選擇繞組并繞根數(shù)，到達(dá)既減少二次電阻、又使集膚效應(yīng)較弱的方式，跟老式的電爐、整流變壓器相比較（以12500KVA為例，因國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策低于6300KVA如下的電爐將淘汰，低于12500KVA的新項(xiàng)目不予同意）節(jié)省變壓器油500kg左右、節(jié)省銅材120kg、有效減少損耗3-5%。對(duì)于電爐變壓器的工作性質(zhì)，可縮短爐料的熔化時(shí)間，直接減少熱損失。由于二次電阻對(duì)應(yīng)減少，繞組單位截面積也對(duì)應(yīng)減少，集膚效應(yīng)減弱使二次電流可達(dá)額定的1.3倍，處在最佳經(jīng)濟(jì)狀況運(yùn)行。

五、成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用的條件及市場(chǎng)前景1．成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用的條件：（1）人員狀況：企業(yè)是一家專(zhuān)業(yè)從事變壓器研發(fā)及制造的高科技企業(yè)，既有員工98人，其中管理人員5人，科技人員30人，生產(chǎn)人員53人，銷(xiāo)售人員10人。企業(yè)員工研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)較為豐富，具有高級(jí)職稱(chēng)3人，中級(jí)職稱(chēng)15人，初級(jí)職稱(chēng)23人，銷(xiāo)售人員大部分至少具有3年變壓器產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)工作經(jīng)驗(yàn)，營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)驗(yàn)豐富、市場(chǎng)開(kāi)拓能力突出。（2）生產(chǎn)及科研設(shè)施：企業(yè)擁有生產(chǎn)面積6500平方米；試驗(yàn)面積400平方米，擁有生產(chǎn)設(shè)備100多臺(tái)套；試驗(yàn)、檢測(cè)設(shè)備25臺(tái)，有關(guān)設(shè)計(jì)、模擬、辦公軟件20多套，具有110KV電壓90MVA容量等級(jí)的生產(chǎn)能力。我司采用除原則件（螺桿、螺母）、專(zhuān)業(yè)零備件外購(gòu)，其他關(guān)鍵組件（線(xiàn)圈、鐵芯、絕緣件、夾件、外殼）所有自行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的方式，擁有110KV級(jí)的有關(guān)檢測(cè)能力。（3）技術(shù)成熟性：項(xiàng)目產(chǎn)品所波及的提高功率原因、減少漏磁損耗等技術(shù)在國(guó)外，尤其是美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家早已工業(yè)化，其成熟性有充足保證；項(xiàng)目產(chǎn)品系自主研發(fā)，擁有全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)獲得了７項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利。項(xiàng)目經(jīng)科學(xué)技術(shù)部西南信息中心查新中心查新結(jié)論表明：綜合具有本項(xiàng)目所述功能技術(shù)特性的低損耗節(jié)能電爐變壓器，國(guó)內(nèi)未見(jiàn)有關(guān)報(bào)道。經(jīng)國(guó)家中低壓輸配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢查中心的嚴(yán)格檢測(cè)，所檢項(xiàng)目所有符合檢查根據(jù)的規(guī)定。產(chǎn)品通過(guò)在岳陽(yáng)電業(yè)局城南區(qū)供應(yīng)站、江蘇鑫源鎳業(yè)有限企業(yè)、宿遷翔翔實(shí)業(yè)有限企業(yè)等企業(yè)的試用推廣，各項(xiàng)性能指標(biāo)均到達(dá)甚至優(yōu)于有關(guān)原則，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，損耗低，噪音小，溫升低，無(wú)污染，節(jié)能效果好，外形美觀，售后服務(wù)優(yōu)良，獲得了顧客的一致好評(píng)。綜上所述，企業(yè)已經(jīng)積累了相稱(chēng)的技術(shù)儲(chǔ)備與人才基礎(chǔ)，在該領(lǐng)域具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)制造能力和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)具有成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用的條件。2．市場(chǎng)前景（1）、國(guó)際市場(chǎng)前景在國(guó)際變壓器制造業(yè)中，殼式電爐變壓器具有相稱(chēng)的規(guī)模和水平，如美國(guó)西屋電氣企業(yè)、挪威國(guó)民工業(yè)企業(yè)、比利時(shí)ACEC企業(yè)等，一直在生產(chǎn)著殼式電爐變壓器。這種變壓器可以最大程度地滿(mǎn)足顧客需要，并具有阻抗低、損耗小、重量輕等長(zhǎng)處。據(jù)美國(guó)西屋電氣企業(yè)宣稱(chēng)，殼式電爐變壓器與心式電爐變壓器相比，重量可減少40％，油重可減少50％，機(jī)械強(qiáng)度可提高30％—40％，占地面積可減少30％—40％，安裝費(fèi)用可減少15％—20％。國(guó)外在電爐變壓器的構(gòu)造、制造工藝、節(jié)能等方面都具有比較高的水平和較大的市場(chǎng)。（2）、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景近年來(lái)伴隨電力工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的變壓器產(chǎn)業(yè)也得到了迅速的發(fā)展。我國(guó)變壓器年產(chǎn)為7.1億kVA，比同比增長(zhǎng)12.5％；年產(chǎn)總?cè)萘康竭_(dá)8.5億kVA，同比增長(zhǎng)到達(dá)20％，并且單機(jī)容量突破百萬(wàn)千伏安，電壓也已升到750kV級(jí)，生產(chǎn)企業(yè)也在千家以上，出口總量超過(guò)1200×104kVA。不過(guò)，在110kv及如下的變壓器中，我國(guó)目前的水平與國(guó)外先進(jìn)水平相比材料消耗多用8％～10％，這既有計(jì)算機(jī)優(yōu)化水平的原因，也有產(chǎn)品構(gòu)造上的原因，這就需要我們?nèi)ヅΣ煌p少變壓器的成本。產(chǎn)品的優(yōu)化程序是關(guān)系到變壓器成本的關(guān)鍵程序，國(guó)內(nèi)有諸多企業(yè)自主或合作開(kāi)發(fā)了許多這方面的程序，但大多數(shù)都沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用。原因之一是產(chǎn)品構(gòu)造原則化沒(méi)有相對(duì)穩(wěn)定，其二是程序設(shè)計(jì)人員不熟悉變壓器的構(gòu)造及計(jì)算，可用性欠佳。因此本項(xiàng)目產(chǎn)品采用優(yōu)化電爐變壓器的構(gòu)造來(lái)改善變壓器性能，到達(dá)低損耗節(jié)能的目的，具有廣闊的市場(chǎng)前景。（３）目的市場(chǎng)本項(xiàng)目產(chǎn)品——低損耗節(jié)能電爐變壓器重要有節(jié)能、以便、構(gòu)造簡(jiǎn)樸的特點(diǎn)，可以廣泛用于鋼鐵、冶金、化工等行業(yè)中。（1）鋼鐵行業(yè)：鋼鐵行業(yè)是高能耗行業(yè)，鋼鐵工業(yè)總能耗占全國(guó)總能耗的10%，用電占全國(guó)總用電量的8.36%，綜合耗電760KWH/t，假設(shè)鋼鐵行業(yè)1000萬(wàn)噸鋼鐵廠用電功率在500MW左右，變壓器的平均負(fù)載率為50%，變壓器容量在MVA，假設(shè)各級(jí)變壓器平均運(yùn)行功率為99%左右，變壓器有功損耗在10MW，假如變壓器可節(jié)能2%，則可節(jié)電2MW，按整年8000h運(yùn)行時(shí)間來(lái)計(jì)算，則可節(jié)省電能1600萬(wàn)KWH，可見(jiàn)淘汰落后產(chǎn)能，推廣節(jié)能型變壓器重要性和市場(chǎng)的巨大潛力。（2）鐵合金產(chǎn)業(yè)：鐵合金產(chǎn)業(yè)作為鋼鐵生產(chǎn)的上游企業(yè)，同樣是高能耗產(chǎn)業(yè)，同樣受到國(guó)家“十二五”規(guī)劃調(diào)控，低于6300KVA如下的冶煉爐必須強(qiáng)行淘汰，目的是提高產(chǎn)能、減少排廢、有序發(fā)展。而鐵合金的電耗更高于鋼鐵行業(yè)，耗電是生產(chǎn)的絕對(duì)重要成本，占的比例在60%左右，伴隨電價(jià)的提高，將會(huì)更高。目前運(yùn)行的變壓器在萬(wàn)KVA以上，它們運(yùn)行的總損耗在1.2億W以上，假如使用先進(jìn)的節(jié)能變壓器將節(jié)能3-5%，那么可節(jié)電1.2億*3%=3600KWH/H。受產(chǎn)業(yè)政策調(diào)控，萬(wàn)KVA的30%將淘汰，將重新更換大型號(hào)的冶煉變壓器，總?cè)萘烤褪?00萬(wàn)KVA。（3）冶化行業(yè)：冶化行業(yè)對(duì)整流變壓器的需求在不停增長(zhǎng)，在運(yùn)行的變壓器總?cè)萘窟_(dá)萬(wàn)KVA以上，受?chē)?guó)家“十二五”規(guī)劃調(diào)控必須淘汰的將達(dá)60%。僅變壓器的需求達(dá)1200萬(wàn)KVA，還不包括因新項(xiàng)目需求的整流變壓器。六、存在的重要問(wèn)題及下一步研究發(fā)展目的１、存在的重要問(wèn)題由于技術(shù)局限，本項(xiàng)目在低壓繞組的電流分派、二次輸出端子電流的均衡、減少金屬構(gòu)造件的局部過(guò)熱等問(wèn)題上尚未圓滿(mǎn)處理，節(jié)能降耗空間有待深入研究。２、下一步研究發(fā)展目的(1)向更大單臺(tái)功率發(fā)展電弧爐單臺(tái)爐容輸入的變壓器功率還將不停增大，如目前100t電爐國(guó)內(nèi)外均有配置120MVA爐變?nèi)萘?，未?lái)也許150t－300t高阻抗電爐成為主流，這樣爐變?nèi)萘恳苍S高達(dá)l4OMVA－300MVA，二次電壓也將到達(dá)更高數(shù)值。(2)一次受電電壓將更高大容量的電爐變壓器規(guī)定電網(wǎng)短路功率越大越好，因此大容量高壓直降式電爐變壓器的一次電壓也許要高達(dá)220kV。(3)向成套性發(fā)展過(guò)電壓克制裝置、電容賠償裝置、電極電流測(cè)量系統(tǒng)、中性點(diǎn)絕緣電網(wǎng)的人造中性點(diǎn)及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等，將逐漸成為企業(yè)爐變產(chǎn)品的一部分。(4)低噪音的大型飽和電抗器應(yīng)用通過(guò)變化直流控