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关于变压器绿色制造定义的探讨(附图)

2017-06-26 16:47:53     中国机械工业联合会机经网    参与互动


关键词  变压器    绿色制造   

2017年4月28日,国际铜业协会在北京召集召了“变压器产业绿色发展研讨会”。参加会议代表来自工信部国际经济技术合作中心、中国标准化研究院、北京建筑设计院、中国质量认证中心、中国电力科学研究院、沈阳变压器研究院、国网河南电力科学研究院,广州电力公司试验院、航空规划设计院、北京科锐电气公司、杜邦(中国)、嘉吉(中国)等上下游企业和管理部门。会议上北京科锐电气公司冮春惠主任对变压器绿色制造的概念提出了具体的看法,各方代表对变压器绿色制造进行了热烈的讨论,根据会议讨论,结合工信部对绿色发展的引导,《变压器圈》编辑对变压器绿色制造的定义做了如下归纳和思考。

 

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如何界定变压器绿色制造是需要探讨的...

《中国制造2025》明确提出,国家将积极构建绿色制造体系。聚焦重点区域,依托重点城市,选择重点行业,组织实施绿色制造试点示范。“当前和今后一段时间,工信部将进一步强化绿色理念,构建高效、清洁、低碳循环、可持续的绿色制造体系。”工信部节能与综合利用司副司长杨铁生建议,构建绿色制造体系要以企业为主体,以标准为引领,以绿色产品、绿色工厂、绿色工业园区、绿色供应链为重点,以绿色制造服务平台为支撑。

根据《中国制造2025》和工信部的相关精神,绿色制造涵盖面非常广泛,包含了高效、清洁、低碳、循环、可持续等各种要素。具体到变压器行业,如何界定变压器的绿色制造,也是需要探讨的。一个比较清晰和科学的定义,可以帮助企业和行业更好地把握和理解绿色变压器制造问题,从而促进绿色变压器制造的发展。

为此目的,2017年4月28日,国际铜业协会在北京召集召了“变压器产业绿色发展研讨会”。参加会议代表来自工信部国际经济技术合作中心、中国标准化研究院、北京建筑设计院、中国质量认证中心、中国电力科学研究院、沈阳变压器研究院、国网河南电力科学研究院,广州电力公司试验院、航空规划设计院、北京科锐电气公司、杜邦(中国)、嘉吉(中国)等上下游企业和管理部门。

会议上北京科锐电气公司冮春惠主任对变压器绿色制造的概念提出了具体的看法,各方代表对变压器绿色制造进行了热烈的讨论,根据会议讨论,结合工信部对绿色发展的引导,《变压器圈》编辑对变压器绿色制造的定义做了如下归纳和思考。

一、绿色变压器制造的定义

绿色变压器制造是指变压器及其组部件在产品的全寿命周期阶段,即从材料选择、变压器设计生产、运行维护和回收过程中符合节能节材、低碳环保和可再利用要求。这几个方面包括,符合综合能源消费低(节能低碳)、资源利用率高(节材)、对生态环境无害或危害极少(环保)、材料利用率高或可最大限度被再利用(可再生)、回收处理过程中减少废弃物(可回收)、降低有害物质排放(环保)。同时,符合绿色变压器发展理念的产品,也必须具备安全可靠、更低的噪音、更低的维护成本以及方便监测的特性。

二、绿色变压器制造的基本内容

根据上述定义,绿色变压器制造应包括以下方面:

1、绿色变压器制造应包括变压器的原材料选择;

2、绿色变压器制造应包含设计、生产、使用和回收全生命周期中的各个阶段,包括:

物资利用率高(节材)、能源消费低(节能低碳)、对生态环境无害或危害极少(环保)、材料利用率高或可最大限度被再利用(可再生)、回收处理过程中很少废弃物(可回收)、减低有害物质排放(环保);

3、变压器的一些基本属性也应包含在绿色变压器制造定义中,如安全可靠、低噪音、低维护成本和更低的空负载损耗。

三、目前国内和国际比较认可的变压器绿色制造案例

1)敞开式变压器和NOMEX绝缘纸

具有更明显的环保特性:SG变压器(敞开式)在使用过程中不助燃,能阻燃,不会爆炸及释放有毒气体,不会对环境、其它设备和人体造成危害,对湿度、灰尘、污染不敏感;运行无局部放电及永无“龟裂”的可能。

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在美国80%是节能环保性能更好的敞开式变压器,20%左右是干式环氧树脂变压器,然而欧洲和美国刚好相反,80%是环氧树脂变压器,而20%是敞开式变压器。环氧树脂块降解难度大,欧洲在变压器材料回收后一般将环氧树脂用机器粉碎然后用于铺路。但这个过程也是一个高技术和高耗能的过程。而使用NOMEX绝缘纸的变压器很快就会降解,没有残留。

敞开式变压器对应的是树脂绝缘干式变压器,树脂绝缘干式变压器生产工序复杂耗能、环氧树脂用量多、难以降解、线圈回收需将树脂抛开造成粉尘污染,需较多人工,产生燃烧时会产生大量有毒气体或浓烟,危害人体健康。

2)天然酯油变压器(可生物降解)

天然酯绝缘油变压器具有以下特点:

A、环境友好,由可再生资源制造:98%的成分为植物油;碳平衡;不含任何石油、卤素、聚硅酮及硫成分。

B、在水及土壤中没有毒性和危险性:通过OECD口服及水生毒性实验;

-28天内完成降解:根据环境保护机构的标准,天然酯可完全降解(EPA)。

C、泄露补救成本低,无污染:天然酯泄露后无毒性,渗透速度慢,可完全降解,泄露溢出补救成本低,对水和土壤无污染;而矿物油运动粘度低,易渗透,容易波及水库,降解缓慢,泄露溢出补救成本高。

D、防护安全性大幅提升:天然酯燃点是360度,而矿物油是160度,合成酯是310度。由天然酯绝缘介质做的变压器到目前为止没有起火记录;FM许可及UL认可;省去了喷淋系统和防火墙;减少了建筑物之间的间距。

E、合理选型让用户在成本和运行替换方面操作更具灵活性:在保持额定运行容量前提下,购买额定容量更小的变压器;在维持相同负载能力的条件下,优化设计的变压器体积更小;延长设备寿命,意味着降低成本。

F、良好的耐热性能提高了设备过载能力和延长了设备寿命:现行标准热点限值为110度;线圈温升限值65K,这限制了变压器的负载能力,而由天然酯绝缘系统可以耐受比标准高20度的高温而且寿命不受影响;使用了天然酯绝缘系统的变压器更小而且具有相同或更强的过载能力;已有的变压器升级改造可以提高其过载能力。

G、相比矿物油可延长绝缘系统全寿命5-8倍。

3)立体卷铁心变压器和绿色设计(符合节材的理念)

立体三角形铁心变压器与传统叠铁心S13型变压器相比具有以下突出优点:

提高供电质量:由于三相磁路相等,变压器三相空载电流、空载电压平衡,减小了空载电流波形畸变和三次谐波分量,提高了供电质量;

节电节能:性能参数达到国家标准和南方电网节能要求;

抗短路能力强:铁心卷制更紧密,线圈用圆形,三相线圈用一体式框架夹件压紧,抗短路能力强;

超静音:500kVA以下噪声小于45dB,630kVA~1600kVA以下噪声小于50dB,噪声减小比国家标准低;

节约原材料:硅钢片降低20%左右,铜降低5%~15%;

立体三角形铁心电力变压器是继叠铁心变压器、平面卷铁心变压器之后的又一代革命性变压器。三角形铁心不需切割,且无冲孔,消除了传统叠铁心变压器的横向、纵向接缝,减小了磁阻,铁心截面呈圆形,同时三相磁回路相等且最短。铁心采用先进的退火工艺,消除内应力,使空载损耗及空载电流大幅度下降。因此,立体三角形铁心电力变压器比传统叠铁心变压器有无可比拟的优良性能,是一种高效、节能、超静音、可靠性更高的绿色环保变压器,具有极为广阔的应用前景。

4)变压器铜绕组

相比铝绕组而言,铜绕组变压器体积小、导电率高、铜的碳排放因子小,从全生命周期角度看,铜的再生率更高(100%回收,可循环使用),残值高,是变压器中最重要的材料选择。

目前为止依然是变压器绕组不可缺少和不可替代的材料。铜绕组是可100%回收的,可循环使用、高导电率、安全节能的属性使其目前还无法被其它金属替代,铜也是最符合绿色制造的原材料之一。

从资源利用效率上看,铜的回收利用率远高于铝。我国铜产量(电解铜和直接利用的再生铜)中,再生铜利用约占40%。而我国铝产量(电解铝和直接利用的再生铝)中,再生铝仅占不到20%。

从环境影响角度看,铝生产的耗能比铜高,对环境压力也更大。因为发电依赖于煤,我国每吨铝二氧化碳排放约16吨,远高于国际10吨的平均水平。此外,每年我国氧化铝的生产还带来超过4000万吨赤泥。这些赤泥大量堆存,既占用土地,浪费资源,又易造成环境污染和安全隐患。而我国铜需求很大部分由直接进口精铜和利用废铜所满足,这部分铜供给对环境的威胁要小得多。

所以从绿色经济角度来看,铜绕组更符合绿色变压器的理念。

5)绿色工艺

在变压器箱体防腐方面,传统工艺采取的是酸洗+磷化+喷漆,这个工艺对空气和水等环境都有损害性影响,而现代环保工艺如水性漆则没有这个问题。因此这也是工艺必须改进的地方。

水性漆与油性漆的区别

水性漆

油性漆

稀释剂

以清水作为稀释剂,健康无害

有机溶剂,含有大量的苯、甲醛等有害物质

气味

无刺激、基本无味

含有强烈的刺激性气味,气体中含有大量的有害物质

有机挥发物

0%~15%VOC、低残留

30%~80%VOC1-2月强刺激性气味挥发至基本无味,部分残留仍会缓释挥发10-15年

施工性

方便快捷,施工无危害

施工中大量有害物质挥发,防火、防尘

翻新性

容易,层间附着好

有些困难

耐黄变

较好

一般较差

耐水性

好、透气不透水

好,封闭性强

耐化学性

一般化学品抗性高

普遍较好的抗性

耐久性

有呼吸作用,不易开裂脱落

部分易开裂易脱落

色彩鲜艳度

色彩柔和自然

色彩亮丽

光泽度

较困难

容易、镜面效果

漆膜硬度

相对较软、柔韧性好

硬度高、抗划伤、脆度大

运输存储

非危险品,温度4度以上

高危险品,易燃易爆

6)绿色工厂

绿色制造不仅仅是指生产的产品是绿色的,而且还需要企业的工厂设计和管理理念始终以环境保护为出发点。

2011-7-13  阿尔斯通世界首家绿色变压器工厂在中国设立。

阿尔斯通集团和上海电气集团共同兴建的上海电气阿尔斯通(武汉)变压器有限公司荣获由中国投资协会颁发的2011年度国家优质投资项目奖。这一奖项也是对于上海电气阿尔斯通武汉变压器工厂(以下简称SAWT)成功成为全球第一家“绿色”变压器工厂的认可。

SAWT是国内最先进的超高压变压器生产厂商之一,具备超高压交流(至1200kV)和超高压直流(至1100kV)变压器的设计、生产和测试能力。

基于阿尔斯通坚持可持续发展的社会承诺,SAWT的工厂设计和管理理念始终以环境保护为出发点。2009年11月,工厂获得由美国绿色建设委员会颁发的能源与环境先导计划认证(LEED)。SAWT办公楼和工厂的建造以绿色环保材料为首选,工厂的外部照明使用太阳能,并循环利用废蒸汽用于工厂加热系统。

四、小结

通过本文,我们可以看到绿色变压器和变压器绿色制造可以是一个比较宽泛的概念,绿色制造要求一个更为宽泛的概念,它包括了高效、清洁、低碳、循环、可持续等理念,而绿色变压器制造除了需要包括绿色制造的范围外,还要符合变压器绿色的基本属性如安全、低噪音、可靠、低维护成本等要素。

另外,就绿色变压器和变压器绿色制造的内容而言,内容每天都在发展中,本文通过描述一个宽泛的定义和列举一些比较被认可的产品或工艺、材料,使大家对绿色变压器和绿色变压器制造可以有个相对清晰的理解,从而有利于推动和发展绿色变压器和绿色变压器制造工厂。

 


来源:变压器圈            责任编辑:机经网编辑部 tongdx
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