來(lái)源：中國工業(yè)報 

    我國首臺擁有自主知識產(chǎn)權的220kV/56.5MVA卷鐵芯牽引變壓器日前通過(guò)了國家變壓器質(zhì)檢監督檢驗中心最嚴酷的短路試驗和全套型式試驗，標志著(zhù)世界上第一臺大型卷鐵芯節能牽引變壓器在我國研制成功。相比目前被廣泛使用的疊片式變壓器，卷鐵芯牽引變壓器能夠降低空載能耗40%以上，即將被安裝到中南通道王家莊牽引變電所做示范應用。

    隱性能耗不容忽視

    卷鐵芯牽引變壓器的研制成功是我國產(chǎn)學(xué)研用結合的典型案例。該項目由中國鐵路總公司立項支持，常州太平洋電力設備（集團）有限公司、西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院和中鐵工程設計咨詢(xún)集團有限公司聯(lián)合攻關(guān)，沈陽(yáng)變壓器研究院提供技術(shù)支撐，常州西電變壓器有限責任公司提供生產(chǎn)支撐。

    近年來(lái)，我國節能減排工作力度已然不小，但往往對顯性能耗關(guān)注較多，而忽略了隱性能耗，如電氣設備的空載損耗。這是由變壓器、發(fā)電機等產(chǎn)品本身鐵芯部分的導磁材料——硅鋼產(chǎn)生的損耗，俗稱(chēng)“鐵損”。這些空載損耗不僅帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失，更加重了節能減排的壓力。

    以電氣化鐵路這個(gè)用電大戶(hù)來(lái)說(shuō)，牽引變壓器是其牽引供電系統最重要的電能傳送設備。由于牽引變壓器只在列車(chē)通過(guò)時(shí)短暫工作幾分鐘，平均一天中至少有一大半以上時(shí)間處于空載狀態(tài)，因此造成的空載能耗不容小覷。

    西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院院長(cháng)高仕斌介紹，目前廣泛使用的疊片式變壓器鐵芯由硅鋼板裁剪拼接而成，不可避免會(huì )產(chǎn)生氣隙，使兩片相接處磁路方向與硅鋼片的導磁方向不一致，造成一定空載損耗；而卷鐵芯牽引變壓器由硅鋼帶連續緊密卷繞而成，整個(gè)磁路中無(wú)氣隙，硅鋼帶的導磁方向和磁路方向完全一致，能夠減少磁阻，降低空載損耗。

    “在同等容量情況下，卷鐵芯牽引變壓器可降低空載損耗40%以上。”常州太平洋電力設備公司牽引變研發(fā)項目組總設計師吳志強為記者算了這樣一筆賬，截至2013年底，我國電氣化鐵路總里程約為5.4萬(wàn)公里。按每50公里一個(gè)牽引變電所，每個(gè)牽引變電所安裝4臺牽引變壓器計算，卷鐵芯牽引變壓器每年可節約電能7億千瓦時(shí)（度）。如果將其推廣到AT變壓器和動(dòng)力變壓器上，每年可為鐵路系統節電10億度，以一度電0.8元計算，可節約電費支出約8億元。同時(shí)，節約10億度電還意味著(zhù)減少32萬(wàn)噸標準煤的消耗和83萬(wàn)噸二氧化碳的排放。

    此外，鐵芯結構的不同還影響著(zhù)硅鋼的使用量。與疊鐵芯相比，一臺卷鐵芯牽引變壓器能夠節約硅鋼使用量10%~15%，相當于間接節省了硅鋼生產(chǎn)時(shí)所需耗能。同時(shí)卷鐵芯牽引變壓器還具有抗突發(fā)短路能力強、噪音低的綜合優(yōu)點(diǎn)。

    “牽引”中國高鐵綠色前行

    近年來(lái)，我國高鐵“走出去”的速度越來(lái)越快。研發(fā)項目組專(zhuān)家表示，220kV節能卷鐵芯牽引變壓器的誕生意味著(zhù)中國高鐵經(jīng)濟成本和環(huán)境成本有望實(shí)現雙降，其出口競爭力可望進(jìn)一步提升。“我們能讓用戶(hù)買(mǎi)得起高鐵更用得起高鐵，在速度上去了的同時(shí)還能把碳排放降下來(lái)。”

    日前，中泰高鐵聯(lián)合研究中心籌備辦公室在曼谷成立，正式進(jìn)入運行階段。據了解，中泰122億美元的高鐵項目計劃年底前啟動(dòng)，由中方參與投資，并負責修建全長(cháng)867公里的雙軌標準軌鐵路，火車(chē)運行時(shí)速可達160~180公里，連接廊開(kāi)府、曼谷、羅勇府等重地。專(zhuān)家預計，若這段鐵路全部使用卷鐵芯牽引變壓器，一年可節省1120萬(wàn)度電，有助于緩解泰國能源緊張形勢。

    在泰國等東南亞市場(chǎng)之外，中國高鐵還陸續在俄羅斯、墨西哥、美國加州等海外市場(chǎng)取得了突破性進(jìn)展。專(zhuān)家表示，卷鐵芯牽引變壓器作為高鐵產(chǎn)業(yè)鏈條上的一環(huán)，若能一同走出國門(mén)，將通過(guò)降低空載能耗大幅降低高鐵運營(yíng)成本，這是其他國際競爭對手無(wú)法比擬的優(yōu)勢；而將降低的空載能耗換算成節煤指標，對任何一個(gè)用戶(hù)都具有很強的吸引力。這對于扭轉以高鐵為名片的中國制造業(yè)形象來(lái)說(shuō)大有裨益。

    專(zhuān)家同時(shí)表示，就變壓器產(chǎn)業(yè)本身來(lái)說(shuō)，卷鐵芯牽引變壓器的研制成功對于提升中國變壓器產(chǎn)品水平，促進(jìn)具有自主知識產(chǎn)權的電氣化設備出口具有積極意義。據了解，從技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品生命周期的規律分析，至少在5~8年內，卷鐵芯牽引變壓器在鐵路市場(chǎng)中將處于領(lǐng)先行業(yè)對手一代技術(shù)的地位。

    開(kāi)創(chuàng )全新研發(fā)模式

    作為第一個(gè)吃螃蟹的人，常州太平洋從研制220kV卷鐵芯牽引變壓器之初，就面臨著(zhù)諸多困難。其中一大難題就是“工業(yè)母機”的制造。

    目前，國內疊片式變壓器大行其道，原因要追溯到三十年前改革開(kāi)放時(shí)期，德國喬格公司抓準中國大規模更換變壓器的時(shí)機，向中國出口了上千條疊片式變壓器生產(chǎn)線(xiàn)。隨著(zhù)喬格生產(chǎn)線(xiàn)的大批涌入，中國形成了較為固定的疊片式變壓器生產(chǎn)工藝，國內近千家變壓器制造廠(chǎng)家均采用這種工藝。

    相比之下，卷鐵式變壓器就弱勢很多。受制于特種加工設備缺乏、電磁場(chǎng)強模擬計算困難等諸多技術(shù)問(wèn)題困擾，高電壓、大容量卷鐵芯變壓器制造領(lǐng)域長(cháng)期沒(méi)有突破性進(jìn)展。目前，國內外廠(chǎng)家只有生產(chǎn)10kV級的卷鐵芯配電變壓器的能力，35kV級卷鐵芯變壓器的設計制造技術(shù)也僅僅掌握在少數廠(chǎng)家手里。

    因此，“要制造大型卷鐵變壓器完全沒(méi)有成功經(jīng)驗可供借鑒，一切都是從零開(kāi)始。”常州太平洋電力設備公司創(chuàng )建人高國凱對記者說(shuō)，其中首先要解決的就是制造卷鐵變壓器所需的大型折線(xiàn)開(kāi)料機、卷繞機、閉環(huán)式立式繞線(xiàn)機等生產(chǎn)設備的研制。

    高國凱介紹，剛開(kāi)始變壓器鐵芯在卷繞過(guò)程中，遇到了嚴重的脹裂不均勻的問(wèn)題。經(jīng)反復試驗發(fā)現，造成脹裂的一個(gè)重要原因是硅鋼片開(kāi)料時(shí)在邊緣留下的毛刺。為此，技術(shù)人員絞盡腦汁修改開(kāi)料機的設計，最終以?xún)蓚€(gè)小小的滾輪解決了這個(gè)問(wèn)題。“我們一直在摸索著(zhù)前進(jìn)，不停地遇到問(wèn)題、解決問(wèn)題。”

    據了解，常州太平洋是目前國內外惟一掌握了220kV級卷鐵芯變壓器的設計、制造技術(shù)和惟一具備獨立研發(fā)項目產(chǎn)品專(zhuān)用加工設備的單位。

    成就的取得，離不開(kāi)一個(gè)開(kāi)放的態(tài)度。實(shí)際上，常州太平洋作為一個(gè)生產(chǎn)35千伏電器產(chǎn)品的民營(yíng)企業(yè)，在研發(fā)生產(chǎn)大型卷鐵變壓器上并沒(méi)有過(guò)多優(yōu)勢，所幸他們沒(méi)有閉門(mén)造車(chē)，而是按照當前時(shí)興的“花錢(qián)買(mǎi)服務(wù)”的方式，請來(lái)了沈陽(yáng)變壓器研究院的專(zhuān)家做技術(shù)把關(guān)人，又請來(lái)了常州西電變壓器有限責任公司的實(shí)驗人員和裝配車(chē)間為變壓器生產(chǎn)做支撐，可謂是開(kāi)創(chuàng )了一種新的研發(fā)模式。