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立体卷铁心变压器和非晶变压器的节能效果和主要性能对比分析

Writer：恒丰友电气 Time：2021-06-09 浏览量：次

立体卷铁心变压器和非晶变压器的节能效果和主要性能对比分析
文章来源：恒丰友电气作者：MARTIN 时间：2019年7月20日

一、国内外节能配电变压器现状

美国	美国能源部和环保署于1998 年共同发起推广高效低损耗配电变压器的“能源之星变压器计划”
加拿大等国家	加拿大、澳大利亚和墨西哥等国都制定和实施了变压器最低能效标准，未达到最低能效标准的产品不得上市
日本	实施 “变压器领先计划”
欧盟	欧盟实行 HD428 三相油浸配电变压器/HD538 三相干式配电变压器的能效标准，公布的变压器损耗值及允许公差，如果在工厂验收试验的损耗高于规定值时，变压器可以被拒收或对超值部分进行经济补偿
中国	相比欧盟标准，中国的配电变压器标准较低，如：S11 系列空载损耗对比欧盟最高标准 C系列平均要低 3%，负载损耗对比欧盟最高标准 C 系列平均要高 8% 通过优化设计实现节材、节能、安全和低噪的立体卷铁心变压器；恒丰友电气用硅钢片做出 S13/S15 油浸变压器，其指标优于欧盟 HD428 三相油浸配电变压器标准；用硅钢片做出 SCB11/SCB13 干式变压器，其指标优于欧盟 HD538 三相干式配电变压器的能效标标准

二、两类节能型配电变压器
非晶变压器大幅度降低了空载损耗，国外对其安全和环保的质疑，在美国和日本并没有真正大面积推广，日立公司为了倾销非晶材料，因而转向了中国市场。
立体卷铁心变压器制造技术源于中国，国内厂家采用性能稳定的低耗硅钢片，已做出 S14/S15 立体卷铁心变压器，该变压器合理降低了空载和负载损耗，实现配电变压器的大幅度节能。
非晶油浸配电变压器效率仅为 98.5%，硅钢片油浸配电变压器的欧盟能效标准效率为 99.2%以上。朱英浩院士：空损为负损的 1/10，空损降到一定水平，继续以高成本降低空损已经没有实际意义，
选用优质 Hi-B 硅钢片，合理降低空载和负载损耗，才是高效变压器的发展方向。

三、立体卷铁心变压器的实际节电效果优于非晶变压器

不同负载情况下，立体卷铁心变压器节能效果优于非晶变压器

	非晶变压器（A） SH15-1000/10	卷铁心变压器（B） S15M-RL-1000/10	B-A 节电度数
24 小时空损+50%负载 8 小时负损	10.8+21.44=32.24	16.08+15.28=31.36	0.88
24 小时空损+100%负载 3 小时负损	10.8+30.9=41.7	16.08+23.22=39.3	1.4
24 小时空损+100%负载 8 小时负损	10.8+82.4=93.2	16.08+61.92=78	15.2

四、立体卷铁心变压器主要性能优于非晶变压器

比较	规格参数	非晶变压器（A）SH15-1000/10	卷铁心变压器（B） S15-MRL-1000/10	优劣排序
用材	硅钢片	1680	1440	B
	铜导线	478	656	A
	变压器总重	2950	2530	B
	综述：立体卷铁心变压器用材总量最少；非晶变压器用材最多。
节能	空载损耗（W）	450	670	A
	空载电流（%）	0.35	0.1	B
	空载电流的输电线路损耗值（卷铁心为基准 1）	12.25	1	B
	50%负载时负载损耗（W）	2680	1910	B
	50%负载率时变压器效率	99.40%	99.48%	B
	100%负载 75℃时负载损耗（W）	10300	7740	B
	100%负载时变压器效率	98.93%	99.16%	B
	综述：立体卷铁心变压器空载电流最小，节能效果显著；非晶变压器的空载损耗虽然很低，但空载电流大，其对输电线路的线耗大于立体卷铁心变压器。
环保	噪声（dB）	68	46	B
	材料回收	非晶不可回收	硅钢片可回收	B
	综述：非晶材料回收环保问题，在日本没有获得推广，日立公司转向主攻中国市场。
电磁电气机械性能	电磁性能	三相磁路不对称，空载电流不平衡，谐波大	三相磁路完全对称，空载电流平衡，谐波小	B
	铁心和线圈结构	铁心缝隙用胶水搭接，悬挂铁心结构，不坚固	铁心无接缝，线圈以铁心为固定载体，坚固	B
	抗机械冲击能力	差	强	B
	抗突发短路能力	差	强	B
	变压器体积	2010×1350×1820	1450×1280×1780	B
	综述：胶水粘合缝隙和铁心悬挂结构，20 年运行期内的安全可靠性尚待验证。
经济性	参考成本（万元）	13.8	11.5	B
结论：S15-MRL 立体卷铁心变压器比 SH15 非晶变压器节材、节能、环保、安全、经济。

五、立体卷铁心变压器的推广
1、高效节能立体卷铁心变压器项目：符合国家发改委的《产业结构调整指导目录（2011 年本）》“十四、22……卷铁芯等节能配电变压器”的产业指导目录；符合《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录（2010 年版）》；也符合国家电网公司《第一批重点推广新技术目录》。
武高所变压器专家傅锡年，在 2012 年《赛尔资讯》变压器分册中撰文提出：非晶变压器的噪声对环境的影响不可低估；立体卷铁心变压器省材节能，安全性好，噪声低，建议宣传推广立体卷铁心变压器。
ABB 和西门子已经从广东海鸿变压器厂转让了立体卷铁心变压器生产技术，ABB 在德国和韩国生产立体卷铁心变压器。

2、江苏省 2012 年第一批采购 2.6922 万台 S11 油变，总容量为 650.7065 万 kVA，采购总价 71112.266 万元，如改为采购 S15-MRL 立体卷铁心变压器，十年可节电 8.8116 亿kWh，节约人民币 7.0493 亿元，节约的电费几乎回收全部采购成本。

以 250kVA 容量计算（由 650.7065 万 kVA/2.6922 万台折算）	叠铁心变压器（A）		立体卷铁心变压器（B）			B-A kWh
	空损 0.4kW负	损 3.2kW空损	0.23kW	负损 2	.4kW
全年空损	0.4X24X365=3504kWh		0.23X24X365=2015kWh			1489
100%负载 8 小时 250 天负损 50%负载 8 小时 115 天负损	3.2X8X250=6400kWh 0.8X8X115=736kWh		2.4X8X250=4800kWh 0.6X8X115=552kWh			1784
2.6922 万台十年节约电费	(1489+1784) kWh X2.6922 台X10 年X0.8 元=7.0493 亿元

配电变压器的使用寿命 30 年，至少保证配变指标未来十年不落后，从 2010 年开始，南方电网就已经推广 S13 型以上的立体卷铁心变压器。
3、同时建议对一般 10kV 配电用户实施高供高计方案，让用户分享节能收益，激发全社会采用节能变压器的积极性。
随着我国“十二五”节能减排目标的制定，节能减排被提上了重中之重的位置，S15-MRL 立体卷铁心变压器通过降低空载和负载损耗，实现了配电变压器的大幅度节能，对节能减排具有重要作用。

六、三种结构的干式配电变压器的性能比较

1000kVA/10kV 为例：

比较	规格参数	叠铁心变压器（A） SCB11-1000/10	非晶变压器（B） SCBH15-1000/10	卷铁心变压器（C） SCB13-RL-1000/10	优劣排序
用材	硅钢片	1920	2570	1495	C-A-B
	铜导线	742	1070	985	A-C-B
	变压器总重	3650	3980	3320	C-A-B
	综述：立体卷铁心变压器用材总量最少；非晶变压器用材最多。
节能	空载损耗（W）	1590	550	1160	B-C-A
	空载电流（%）	0.5	0.6	0.13	C-A-B
	空载电流的输电线路损耗（卷铁心为基准 1）	14.79	21.30	1	C-A-B
	50%负载时负载损耗（W）	2095	2065	1410	C-A-B
	50%负载率时效率	99.26%	99.48%	99.49%	C-B-A
	100%负载 120℃负损(W)	8180	8130	5690	C-B-A
	100%负载变压器效率	99.02%	99.14%	99.32%	C-B-A
	综述：立体卷铁心变压器空载电流最小，节能效果显著；非晶变压器本体的空载损耗虽然很低，但空载电流大，其对输电线路的线耗大于立体卷铁心变压器。朱英浩院士：空损为负损的 1/10，空损降到一定水平，继续以高成本降低空损已经没有实际意义，选用优质 Hi-B 硅钢片，合理降低空载和负载损耗，是高效变压器的发展方向。
环保	噪声（dB）	56	72	46	C-A-B
	材料回收	线材和硅钢片可回收	非晶不可回收	线材和硅钢片可回收	C-A-B
	综述：非晶材料回收环保问题，在日本没有获得推广，日立公司转向主攻中国市场。武高所变压器专家傅锡年，在 2012 年《赛尔资讯》变压器分册中撰文提出：非晶变压器的噪声对环境的影响不可低估；立体卷铁心变压器省材节能，安全性好，噪声低，建议宣传推广立体卷铁心变压器。
电磁电气机械性能	电磁性能	三相磁路不对称，空载电流不平衡，谐波大	三相磁路不对称，空载电流不平衡，谐波大	三相磁路对称，空载电流平衡，谐波小	C-A-B
	铁心和线圈结构	铁心接缝多，线圈以铁心为固定载体。	铁心缝隙胶水搭接，悬挂式铁心结构。	铁心无接缝，线圈以铁心为固定载体。	C-A-B
	抗机械冲击能力	强	差	强	C-A-B
	抗电气突发短路能力	强	差	强	C-A-B
	变压器体积	1780X1270X1650	1650X1270X1690	1180X1270X1520	C-A-B
	综述：胶水粘合缝隙和铁心悬挂，20 年运行期内的安全可靠性尚待验证。
经济性	参考成本（万元）	13.5	19.9	14.8	A-C-B
结论	立体卷铁心变压器：1、节省材料；2、节能环保；3、安全可靠；4、综合性能和经济好。非晶变压器：1、噪声大； 2、抗机械冲击和短路能力差；3、空损最低，空载电流的线损大于立体卷铁心变压器。叠铁心变压器：1、电网运行多年，安全性可靠性得到验证；2、节能效果劣于非晶变压器和立体卷铁心变压器。国际电力巨头ABB 和西门子已经从中国购买设备和技术，生产立体卷铁心变压器。
注：SCB11 叠铁心变压器、SCBH15 非晶变压器和SCB13 立体卷铁心变压器是三类配电变压器中能生产的最高能耗等级

七、三种结构的油浸配电变压器的性能比较
1000kVA/10kV 为例：

比较	规格参数	叠铁心变压器（A） S13-M-1000/10	非晶变压器（B） SH15-1000/10	卷铁心变压器（C） S15-MRL-1000/10	优劣排序
用材	硅钢片	1260	1680	1440	A-C-B
	铜导线	415	478	656	A-B-C
	变压器总重	2350	2950	2530	A-C-B
	综述：立体卷铁心变压器用材总量最少；非晶变压器用材最多。
节能	空载损耗（W）	830	450	670	B-C-A
	空载电流（%）	0.9	0.35	0.1	C-B-A
	空载电流的输电线路损耗值（卷铁心为基准 1）	81	12.25	1	C-B-A
	50%负载时负载损耗（W）	2680	2680	1910	C-A-B
	50%负载率时效率	99.30%	99.40%	99.48%	C-B-A
	100%负载 75℃负损（W）	10300	10300	7740	C-B-A
	100%负载变压器效率	98.89%	98.93%	99.16%	C-B-A
	综述：立体卷铁心变压器空载电流最小，节能效果显著；非晶变压器本体的空载损耗虽然很低，但空载电流大，其对输电线路的线耗大于立体卷铁心变压器。朱英浩院士：空损为负损的 1/10，空损降到一定水平，继续以高成本降低空损已经没有实际意义，选用优质 Hi-B 硅钢片，合理降低空载和负载损耗，是高效变压器的发展方向。
环保	噪声（dB）	65	68	38	C-A-B
	材料回收	线材和硅钢片可回收	非晶不可回收	线材和硅钢片可回收	C-A-B
	综述：非晶材料回收环保问题，在日本没有获得推广，日立公司转向主攻中国市场。武高所变压器专家傅锡年，在 2012 年《赛尔资讯》变压器分册中撰文提出：非晶变压器的噪声对环境的影响不可低估；立体卷铁心变压器省材节能，安全性好，噪声低，建议宣传推广立体卷铁心变压器。
电磁电气机械性能	电磁性能	三相磁路不对称，空载电流不平衡，谐波大	三相磁路不对称，空载电流不平衡，谐波大	三相磁路对称，空载电流平衡，谐波小	C-A-B
	铁心和线圈结构	铁心接缝多，线圈以铁心为固定载体。	铁心缝隙胶水搭接，悬挂式铁心结构。	铁心无接缝，线圈以铁心为固定载体。	C-A-B
	抗机械冲击能力	强	差	强	C-A-B
	抗突发短路能力	强	差	强	C-A-B
	变压器体积	1820×1060×1890	2010×1350×1820	1450×1280×1780	C-A-B
	综述：胶水粘合缝隙和铁心悬挂结构，20 年运行期内的安全可靠性尚待验证。
经济性	参考成本（万元）	9.3	13.8	11.5	A-C-B
结论	立体卷铁心变压器：1、节省材料；2、节能环保；3、安全可靠；4、综合性能和经济好。非晶变压器：1、噪声大； 2、抗机械冲击和短路能力差；3、空损最低，空载电流的线损大于立体卷铁心变压器。叠铁心变压器：1、电网运行多年，安全性可靠性得到验证；2、节能效果劣于非晶变压器和立体卷铁心变压器。国际电力巨头ABB 和西门子已经从中国购买设备和技术，生产立体卷铁心变压器。
注：S13 叠铁心变压器、SH15 非晶变压器和S15-MRL 立体卷铁心变压器是三类配电变压器中能生产的最高能耗等级

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