一、变压器简介

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。


二、变压器中国相关现状

我国变压器制造企业约有1500家。500kV以上变压器的生产企业近30家;220kV及以上企业约50家;110kV及以下生产企业在统计范围内具有一定规模的生产企业约130家左右。近3年来,我国年产变压器需求量均在15亿千伏安左右。产业洞察研究《变压器市场分析报告》显示我国变压器行业产能约30亿千伏安,其中沈、西、保三集团产能约5亿千伏安。前几年,我国电力建设发展迅猛,变压器需求量迅速增加,导致国内相当一部分变压器企业快速扩大产能,甚至个别企业产能翻番。2009年以来,国家电力建设速度放缓,国内变压器需求量有所降低。特别是国网公司、南网公司采用集中招标方式采购变压器,低价中标导致企业竞争空前激烈。此外,由于国内市场竞争惨烈,中标价低于成本价,导致一些企业开始走海外路线,出口产品、国外建厂。此外许多公司已经开始致力于开发新型、节能、环保、智能化产品。但是国内变压器企业普遍经济效益明显下降,很多企业处于亏损或亏损边缘。一大批配电变压器企业,甚至出现了牺牲产品质量而去恶意竞争的局面。此外,变压器产品质量下降、事故率上升。配电变压器国抽合格率仅为70%。网上运行变压器事故率呈上升趋势,产生事故变压器近5年生产品为多,电网安全受到威胁。

中国电力建设的迅猛发展带动了中国变压器制造行业的发展。2011年,全国变压器的产量达14.3亿千伏安,同比增长6.86%。2011年,中国变压器制造行业规模以上(主营业务收入2000万元以上)企业有1461家;实现销售额2901.40亿元,实现利润总额166.08亿元,资产规模为2638.40亿元,产品销售利润为339.72亿元。


中国变压器行业竞争激烈,外资跨国公司抢占了很大市场份额,国内变压器制造企业数量也在快速增长。例如山东永成变压器,中低端变压器市场竞争激烈,具备220KV变压器生产能力的企业有20余家,具备110KV变压器产品生产能力的企业有100余家。而生产500KV等级以上变压器企业通过技术和产能构筑了很高的进入壁垒,市场格局趋于稳定。


近年来,我国电力需求增长迅速,电网的高速建设拉动了输变电设备的市场需求。变压器作为电力输送的关键电气设备,市场需求也保持了稳步的增长。前瞻产业研究院发布的《中国变压器制造行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示,2013年我国变压器行业销售收入为3680.34亿元,同比增长16.07%,2005-2013年行业复合增长率为20.76%。


我国变压器行业企业数量非常庞大,2013年全行业有1650家企业,其中小企业就有1303家,占了近80%的比重。多数小企业技术实力不强,只能生产110以下的低端产品,从而导致中低端变压器市场生产能力严重过剩。据统计,目前国内变压器的产能利用率仅为50%。


根据规划,国家电网“十二五”期间将投资约2.55万亿用于电网建设,相比“十一五”期间的1.5万亿元,“十二五”电网投资额同比提升了68%。细分来看,2.55万亿中将有5000亿用于特高压电网投资,5000亿用于配电网投资,另外约1.55万亿用于其他电压等级的电网线路投资。


三、工作原理

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件, 当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。


变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。


四、主要参数

主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。

主要包括:额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗总重。  


A、额定容量(kVA):额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。  


B、额定电压(kV):变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.  


C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.  


D、空载损耗(kW): 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上,其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.  


E、空载电流(%): 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.  


F、负载损耗(kW): 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.  


G、阻抗电压(%):把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.  


H、相数和频率:三相开头以S表示,单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家(如美国)。  


I、温升与冷却:变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种:油浸自冷、强迫风冷,水冷,管式、片式等。  


J、绝缘水平:有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下:高压额定电压为35kV级,低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35,其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV,工频耐受电压为85kV,低压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV.