摘要：概述了SF6氣體絕緣變壓器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了這種變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制造過程等，并對(duì)其生產(chǎn)成本及市場(chǎng)銷售價(jià)格進(jìn)行了分析探討，指出了SF6氣體對(duì)環(huán)保的影響。
　　關(guān)鍵詞：SF6氣體絕緣變壓器；結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)成本；價(jià)格；環(huán)境保護(hù)
　　中圖分類號(hào)：TM415文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-8425(2000)01-0009-08
　　
　　1前言
　　 SF6氣體絕緣變壓器(以下簡(jiǎn)稱GIT)使用不燃的、防災(zāi)性與安全性都很好的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，迄今已被公認(rèn)為是唯一電壓可達(dá)275～500kV，容量可達(dá)300MVA的一種防災(zāi)性能優(yōu)越且技術(shù)成熟的電力變壓器。它特別適合于地下變電所以及人口密集、場(chǎng)地狹窄的市區(qū)變電所使用。GIT在國(guó)外已有30多年安全運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，無論制造與運(yùn)行維護(hù)都已有成熟的技術(shù)。因而，在我國(guó)當(dāng)前的城網(wǎng)改造熱潮中，這種產(chǎn)品日益受到人們的關(guān)注是不難理解的。
　　關(guān)于GIT的優(yōu)點(diǎn)，在迄今為止的許多文獻(xiàn)中都曾有過詳細(xì)的敘述［1，2，3］，筆者在這里不打算重復(fù)。但為了更全面地看待GIT，在此強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)。
　　(1)GIT的主要優(yōu)點(diǎn)是它的防火性能最優(yōu)。SF6氣體是不燃性氣體，且物理、化學(xué)性能都十分穩(wěn)定；相對(duì)而言，環(huán)氧樹脂則為難燃性材料，仍具有一定的燃點(diǎn)，所以GIT的防火、防災(zāi)性能是最好的。
　　(2)在防災(zāi)型變壓器中，它是唯一一種能實(shí)現(xiàn)高電壓與大容量的。迄今為止，在世界上采用的防火、防災(zāi)型變壓器中，主要是干式變壓器［包括環(huán)氧澆注式干變與H級(jí)敞開通風(fēng)式(OVDT)干變］與GIT兩大類型。但前者公認(rèn)的最高電壓為35kV，容量為20MVA；而后者卻可達(dá)275～500kV以及300MVA。在我國(guó)當(dāng)前的城網(wǎng)改造中，許多城市都要求在市中心建立110～220kV級(jí)的變電所(其中一部分為地下變電所)，顯然這必將促進(jìn)對(duì)GIT的需求的增加。
　　(3)GIT的占地面積大致與同容量、同電壓等級(jí)的油浸式變壓器相當(dāng)，但無需另設(shè)消火設(shè)備，僅從這點(diǎn)看，GIT節(jié)省變電所占地面積的效果并不大。但當(dāng)配電裝置采用全封閉組合電器(GIS)時(shí)，如采用GIT與GIS直接相連，則可省去電纜頭等附屬設(shè)備，從而使變電所的占地面積大為縮減。國(guó)外許多變電所的實(shí)例都證明了這點(diǎn)。
　　(4)GIT由于沒有儲(chǔ)油柜，故相對(duì)油浸變壓器而言，可使其高度降低20%，這對(duì)降低地下變電所的土建投資十分有利。
　　(5)GIT雖然總體結(jié)構(gòu)與油浸式變壓器相同，但SF6氣體的絕緣特性受氣壓大孝電場(chǎng)均勻度、塵埃含量等的影響較大，因而GIT不僅結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且對(duì)生產(chǎn)車間的環(huán)境條件與加工工藝等都要求較高。另外，由于SF6氣體的散熱冷卻能力較變壓器油要差，加之，外殼箱體為受壓容器，所有這些都將使變壓器的原材料成本增加，因而，GIT的售價(jià)較高。
　　(6)就噪聲而言，GIT的本體噪聲可較油浸變壓器平均降低3dB左右，但是風(fēng)機(jī)的噪聲較大，所以還不能籠統(tǒng)得出GIT的噪聲較低的結(jié)論。不得已時(shí)，只有選用價(jià)格昂貴的低噪聲風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)對(duì)可靠性要求很高，目前國(guó)產(chǎn)尚有困難。
　　(7)由于SF6氣體的散熱能力較差，GIT的過負(fù)荷能力僅為油浸變壓器的三分之二左右。
　　(8)對(duì)于有載調(diào)壓的GIT，必須采用真空式有載分接開關(guān)。對(duì)用于高電壓、大容量場(chǎng)合的這種有載分接開關(guān)，目前國(guó)產(chǎn)尚有困難，如依靠進(jìn)口也必將使總成本增加。
　　 2SF6氣體絕緣變壓器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展簡(jiǎn)況
　　據(jù)文獻(xiàn)記載［4］，美國(guó)于1956年起開始生產(chǎn)GIT，而歐洲國(guó)家是在接受了美國(guó)技術(shù)之后，于60年代初開始生產(chǎn)GIT的。但是無論是在美國(guó)還是在歐洲，迄今為止，盡管GIS得到了廣泛的應(yīng)用，而GIT的生產(chǎn)及制造還都較少。
　　日本是繼美國(guó)之后于1967年研制出首臺(tái)69kV、3000kVAGIT的［4］。此后，由于日本的特殊國(guó)情，如土地狹窄、大城市的人口密集、個(gè)別地區(qū)負(fù)荷密度極高、許多城區(qū)需要建設(shè)地下變電所以及90%以上的配電裝置均采用GIS等等，促使GIT在日本自80年代中期起取得了迅速的發(fā)展。到1994年末，全日本累計(jì)的GIT產(chǎn)量已達(dá)18000MVA，在世界上形成了“一枝獨(dú)秀”的局面。目前，日本總共有9個(gè)廠家可以制造氣體絕緣變壓器，其1995～1996年度的產(chǎn)量，如表1所示。
　　表1日本氣體絕緣變壓器的產(chǎn)量
　　(1995年4月～1996年3月)　　 序號(hào) 廠家名稱 總?cè)萘?br />　　/MVA 最高電壓等級(jí) 已生產(chǎn)/kV 準(zhǔn)備生產(chǎn)/kV 1 東芝公司 1206 275 (500) 2 三菱公司 1171 500 3 富士電機(jī)公司 267 154 (275) 4 日立公司 225 154 (275) 5 明電舍公司 143 77 6 日新電機(jī)公司 111 77 7 高岳制作所 32 77 8 大阪變壓器廠 10 77 9 愛知電機(jī)公司 10 33
　　應(yīng)當(dāng)指出，日本所生產(chǎn)的GIT主要還是滿足日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，僅少量出口到其它國(guó)家和地區(qū)，前些年以三菱公司出口到香港地區(qū)較多，主要是132kV級(jí)產(chǎn)品；近二年則以東芝公司出口到北京為主。
　　日本所生產(chǎn)的GIT，以單臺(tái)容量在30MVA以下，電壓為22、33、66、77kV者占絕大多數(shù)，而生產(chǎn)過110kV級(jí)及以上電壓的GIT的廠家僅東芝、三菱、日立、富士電機(jī)4家。其中三菱公司生產(chǎn)過近60臺(tái)，東芝公司生產(chǎn)過30多臺(tái)，而富士電機(jī)公司則僅生產(chǎn)過5臺(tái)。
　　據(jù)最新報(bào)道［5］，三菱公司已研制出最新型的500kV級(jí)的單相GIT的樣品，其容量為300/3MVA，它是采用液體冷卻與SF6氣體絕緣，鐵心采用殼式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)解決大型GIT的運(yùn)輸問題十分有利。預(yù)期在下個(gè)世紀(jì)，該公司還將研制出500kV、1000/3MVA的GIT。
　　從日本各個(gè)公司所發(fā)表的供貨記錄中可知，東芝公司從1967年到1997年共生產(chǎn)了400多臺(tái)GIT，最大容量為300MVA，最高電壓為275kV，其產(chǎn)品特點(diǎn)為全SF6氣體絕緣與SF6氣體冷卻。三菱公司從1979～1998年也生產(chǎn)了近400臺(tái)GIT，其大容量產(chǎn)品的特點(diǎn)為SF6氣體絕緣，液體冷卻。富士公司從1982～1997年共生產(chǎn)了199臺(tái)GIT，總?cè)萘繛?684MVA。單臺(tái)最大容量為40MVA。日新電機(jī)公司從1985～1996年間共生產(chǎn)了258臺(tái)GIT，總?cè)萘繛?15MVA，單臺(tái)最大容量為18MVA，年平均生產(chǎn)臺(tái)數(shù)為21.5臺(tái)。明電舍公司在1980～1997年間共生產(chǎn)了345臺(tái)GIT，但以中小容量的產(chǎn)品為主，單臺(tái)容量絕大多數(shù)都在10MVA以下，而最小容量?jī)H為50kVA。而高岳制作所從1985～1998年總共只生產(chǎn)了133臺(tái)、總?cè)萘?18MVA的GIT，其單臺(tái)最大容量為30MVA。至于大阪變壓器與愛知電機(jī)公司，其生產(chǎn)規(guī)格與業(yè)績(jī)就更低了。
　　應(yīng)當(dāng)指出的是，日本的GIT的高速發(fā)展時(shí)期是在1991～1996年間，當(dāng)時(shí)日本全國(guó)GIT的年平均產(chǎn)量均超過2500MVA。在生產(chǎn)量最大的年份，GIT的產(chǎn)量曾接近于同年油浸變壓器產(chǎn)量的10%［4］。近年來，由于市場(chǎng)飽和以及經(jīng)濟(jì)不景氣，加之GIT產(chǎn)品的出口量不多，GIT的產(chǎn)量已有下降趨勢(shì)。根據(jù)筆者近期在日本的調(diào)查，一些大公司每月的平均GIT產(chǎn)量?jī)H1～2臺(tái)而已。
　　這里要特別強(qiáng)調(diào)的是日本并不是所有的地下變電所都采用GIT。例如在東京地區(qū)共有13個(gè)275kV的地下變電所，僅有2個(gè)變電所采用了GIT。其中有1個(gè)還是1997年底才投產(chǎn)的。在大阪與名古屋等大城市也有類似情況。再以日本第三大電力公司的中部電力公司(總?cè)萘?000多萬kW)為例，屬于該公司管轄范圍內(nèi)的已運(yùn)行的GIT僅有45臺(tái)，其中275kV級(jí)的大容量GIT僅3臺(tái)，其余單臺(tái)容量均在30MVA以下。由此可見，即使在日本，GIT也僅應(yīng)用在一些特殊的場(chǎng)所。
　　對(duì)于歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家為什么很少生產(chǎn)與使用GIT(盡管這些國(guó)家GIS的應(yīng)用仍是很多的)，筆者曾就此專門詢問過日本變壓器行業(yè)一位很權(quán)威的人士。據(jù)他的說法，一方面是由于GIT的價(jià)格貴，而另一方面則是由于這些國(guó)家的國(guó)情與日本不同所決定的。這樣的看法是否恰當(dāng)，值得我們深思。
　　眾所周知［1，2，3］，我國(guó)在1985年前后由常州變、北京二變相繼開發(fā)成功了10kV級(jí)的GIT，但迄今為止，由于價(jià)格等原因，加之10kV級(jí)環(huán)氧澆注式干變的大量涌現(xiàn)，使得10kV級(jí)GIT的銷售一直不暢，據(jù)悉10多年間總共銷售量尚不足百臺(tái)。此外，前幾年曾有過清華大學(xué)與北京二變共同研制開發(fā)110kV級(jí)GIT的報(bào)道［2］，但迄今為止尚未見有正式產(chǎn)品投產(chǎn)的消息發(fā)表。可見在GIT的這個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)的發(fā)展是緩慢的。
　　在進(jìn)口方面，在80～90年代中期，我國(guó)的上海、北京、廣州的有關(guān)企業(yè)曾先后從日本引進(jìn)過少數(shù)幾臺(tái)10～35kV級(jí)的GIT，但由于價(jià)格太貴(為同容量油浸變價(jià)格的5～8倍)，因而這樣的引進(jìn)難以繼續(xù)。1995年深圳供電局引進(jìn)三菱公司的3臺(tái)50MVA/110kVGIT［6］，可謂我國(guó)供電部門正式引進(jìn)110kV級(jí)GIT的第一步，但這幾臺(tái)GIT的引進(jìn)價(jià)格也很貴，難于為一般供電部門所接受。到了1997～1998年，由于北京城網(wǎng)改造的飛速發(fā)展，一部分重要城區(qū)的變電所建設(shè)急需引進(jìn)110kV級(jí)GIT，這時(shí)，銷售方廠家之間都瞄準(zhǔn)了未來的中國(guó)市場(chǎng)而展開了激烈的價(jià)格戰(zhàn)，使得北京供電局能以較為合理的價(jià)格在這兩年間先后從東芝公司引進(jìn)了十多臺(tái)50～63MVA/110kV的GIT。這樣短時(shí)間、大規(guī)模的引進(jìn)，引起了國(guó)內(nèi)的許多供電部門與制造廠家的關(guān)注。
　　總的說來，110kV級(jí)的GIT是迄今為止尚不能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的一種產(chǎn)品。
　　3GIT的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、制造過程及對(duì)生產(chǎn)廠房和工裝設(shè)備等的要求
　　 3.1GIT的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)
　　GIT的結(jié)構(gòu)原則上與油浸式變壓器相同，其結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)主要在于絕緣與散熱冷卻兩個(gè)方面。在絕緣設(shè)計(jì)上主要有：
　　(1)SF6氣體的絕緣強(qiáng)度與散熱能力均與氣體的壓力有很大關(guān)系。具體來說，在大氣壓力下，SF6氣體的絕緣強(qiáng)度僅相當(dāng)于絕緣油的2/3，隨著壓力的增高，它的絕緣強(qiáng)度將不斷增大。國(guó)外現(xiàn)有GIT產(chǎn)品中，目前6～10kV級(jí)的GIT，一般采用的SF6氣體的壓力為0.12MPa，66～110kV級(jí)為0.13～0.14MPa(在滿載時(shí)最大壓力可以升到0.18MPa)，而275kV級(jí)為0.4MPa,500kV級(jí)為0.6MPa。隨著壓力的增大，其外殼(箱體)的結(jié)構(gòu)必將日益復(fù)雜。
　　(2)SF6氣體的絕緣強(qiáng)度與電場(chǎng)的均勻程度密切相關(guān)，在不均勻電場(chǎng)中，其絕緣強(qiáng)度將顯著降低。而在高壓變壓器的結(jié)構(gòu)中，要實(shí)現(xiàn)理想的電場(chǎng)均勻化，都是較為困難的。
　　(3)SF6氣體的沖擊比較之變壓器油要小，因而在沖擊下的絕緣強(qiáng)度對(duì)整個(gè)GIT的絕緣設(shè)計(jì)影響較大，為此，應(yīng)當(dāng)采用沖擊性能較好的繞組(如糾結(jié)式繞組等)。
　　(4)SF6氣體的相對(duì)介電常數(shù)為1，當(dāng)與其他的固體絕緣材料組合成混合的氣膜絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，氣體部分所分擔(dān)的電壓較大，為此應(yīng)盡量選用相對(duì)介電常數(shù)較低的固體絕緣材料(如NOMEX紙及其壓制品)。
　　SF6氣體的散熱冷卻能力較差，這又是GIT特別是大容量GIT結(jié)構(gòu)上的另一個(gè)難點(diǎn)。盡管大多數(shù)GIT都按E級(jí)絕緣來設(shè)計(jì)，其繞組平均溫升為75K，但為了避免繞組的心臟部分的局部溫升過高而形成較大的溫度梯度，這部分的絕緣材料有時(shí)需選用耐熱溫度可達(dá)到C級(jí)的NOMEX紙及其制品。在冷卻方式上，一般63MVA以下的GIT均采用SF6氣體冷卻的方式，中小型產(chǎn)品采用自冷式，較大容量產(chǎn)品采用強(qiáng)氣循環(huán)冷卻方式。但在100MVA以上的大容量產(chǎn)品中，東芝公司仍采用SF6氣體強(qiáng)氣循環(huán)冷卻，而三菱公司與日立公司則均采用氣體絕緣、液體(C8F16O)冷卻的方式，其間又有噴射式與隔離式兩種之分，其結(jié)構(gòu)可參見參考文獻(xiàn)［3］。
　　基于上述的絕緣與冷卻兩方面的特點(diǎn)，針對(duì)目前的GIT的結(jié)構(gòu)，歸納起來，應(yīng)注意下列特點(diǎn)。
　　(1)GIT的主絕緣一般采用氣膜組合絕緣的方式。由于SF6氣體的散熱性能較差，匝絕緣一般采用PET聚脂薄膜或NOMEX紙。處在繞組內(nèi)層溫升較高部位的墊塊、撐條等，要求采用耐熱溫度高的用NOMEX紙或聚脂纖維壓制而成的絕緣件。因而GIT的繞組在絕緣材料方面的費(fèi)用要大大超過油浸式變壓器。
　　(2)如前所述，SF6氣體為保證一定的絕緣強(qiáng)度，必須保持一定的壓力。目前為了不致使受壓容器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，對(duì)一般在63MVA/110kV及以下的GIT，其箱體均可以按壓力不超過0.2MPa的受壓容器來處理。這種結(jié)構(gòu)的箱體厚度增加不多，但當(dāng)SF6的壓力提高到0.4MPa及以上時(shí)，其箱體結(jié)構(gòu)就復(fù)雜化了。但無論前者或后者，由于都是受壓容器，對(duì)其密封結(jié)構(gòu)都必須給予專門的考慮。目前，日本在GIT的密封技術(shù)方面已相當(dāng)成熟，其年泄漏率已小于千分之一，大大低于IEC標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值。
　　(3)由于SF6氣體的散熱性能較差，相應(yīng)GIT的散熱器的尺寸就較大，而且還是受壓容器，因此在散熱器方面的費(fèi)用也較大。當(dāng)采用強(qiáng)氣循環(huán)方式時(shí)，要求采用高可靠性、低噪聲、耐腐蝕的專用風(fēng)機(jī)，而這種風(fēng)機(jī)由于尚不能國(guó)產(chǎn)，價(jià)格也是昂貴的。
　　(4)要求采用真空有載調(diào)壓分接開關(guān)以及GIT的專用控制保護(hù)組件，這些部件中有的要求進(jìn)口，從而將使產(chǎn)品成本增加。
　　(5)為了均勻器身內(nèi)部電場(chǎng)以及減少器身內(nèi)部可能出現(xiàn)的塵埃與金屬微粒量，除了在設(shè)計(jì)上采取一定措施外，主要應(yīng)在生產(chǎn)廠房的環(huán)境條件以及工藝管理、質(zhì)量管理等方面嚴(yán)加控制。但在GIT的工藝與質(zhì)量管理方面，我國(guó)目前尚缺乏這方面的技術(shù)。
　　3.2GIT的生產(chǎn)制造過程
　　關(guān)于GIT的生產(chǎn)制造過程可參見圖1，這里不擬詳述。分析該圖不難發(fā)現(xiàn)，較之油浸變壓器，GIT的制造過程還是較復(fù)雜的?！　?
　　圖1SF6GIT的制造工藝流程　　
　　續(xù)圖1
　　 3.3對(duì)GIT生產(chǎn)廠房(車間)的環(huán)境要求
　　為了防止塵埃、金屬微粒等在制造過程中混入GIT器身內(nèi)部從而影響其絕緣性能，對(duì)GIT生產(chǎn)廠房的環(huán)境條件要求是較嚴(yán)的。根據(jù)日本的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)110kV級(jí)GIT的廠房(車間)在環(huán)境條件方面的要求如表2所示。具體而言，對(duì)一個(gè)已能生產(chǎn)110kV油浸變的工廠，必須首先按表2的要求對(duì)廠房進(jìn)行技術(shù)改造之后，才有可能生產(chǎn)GIT。
　　表2對(duì)GIT生產(chǎn)車間的環(huán)境要求　　 繞線及絕緣車間 裝配車間 總裝車間 防塵等級(jí)/μm·m^-3 ≤35.32×10⁵ ≤35.32×10⁵ ≤35.32×10⁵ 相對(duì)濕度/% ≤80 ≤80 ≤50 溫度/℃ ≤30 ≤30 ≤30
　　 3.4GIT生產(chǎn)用工裝設(shè)備
　　除了與SF6氣體的處理、回收以及特性試驗(yàn)等有關(guān)的裝置及儀器設(shè)備外，GIT生產(chǎn)廠的工裝設(shè)備基本上與油浸變壓器廠相同。
　　 4GIT的生產(chǎn)成本分析以及市場(chǎng)銷售價(jià)的探討
　　在敘述之前，首先應(yīng)當(dāng)指出一點(diǎn)：目前在我國(guó)，干式變壓器(主要是環(huán)氧澆注干變)的生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到世界領(lǐng)先的水平，干變的產(chǎn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本。加之，干變的生產(chǎn)能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市場(chǎng)的需要量，由于供大于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使價(jià)格日益降低。近十多年的運(yùn)行實(shí)踐還證明，干變不僅免維護(hù)，而且運(yùn)行也很可靠。目前干式變壓器已被電力部門及廣大用戶所接受。因此，在可以生產(chǎn)干變的領(lǐng)域，GIT與之相比無論在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、制造的難度或是在價(jià)格等方面，都難于與之相競(jìng)爭(zhēng)。在進(jìn)行下述分析時(shí)，對(duì)10kV級(jí)以及35kV的20MVA以下的GIT均不予以考慮。在這個(gè)范圍內(nèi)，除了極個(gè)別對(duì)防火、防潮要求很高、以及很特殊的場(chǎng)所，均不考慮GIT的應(yīng)用。
　　具體來說，以下的成本分析主要針對(duì)35kV級(jí)20～31.5MVA以及110kV級(jí)20～63MVA，而以110kV為重點(diǎn)。
　　4.1110kV級(jí)GIT生產(chǎn)成本的分析
　　為了研究110kV級(jí)國(guó)產(chǎn)GIT的生產(chǎn)成本，我們首先對(duì)110kV20MVA以及110kV63MVA兩個(gè)典型的產(chǎn)品進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。其中除真空有載分接開關(guān)以及部分專用組件需要進(jìn)口之外，絕大部分原材料都可以實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)采購。根據(jù)設(shè)計(jì)所決定的各部分原材料消耗量，再按市場(chǎng)售價(jià)計(jì)算出各部分的材料成本并最終計(jì)算出這兩個(gè)產(chǎn)品的總成本。表3為各部分成本在總成本中所占的比例。
　　從表3可以看出，在總成本中占比例最大的是繞組及引線部分，這主要是由于絕緣材料的價(jià)格昂貴所致。容量愈大，散熱問題愈突出，這部分成本所占比例也愈大。而有載分接開關(guān)的價(jià)格與容量關(guān)系不大，當(dāng)容量增大后，它所占比例反而降低。另外還可以看出，箱體(外殼)盡管是受壓容器，但當(dāng)壓力＜0.2MPa時(shí)，這部分費(fèi)用在總成本中所占的比例并不大。
　　表3110kV級(jí)GIT各部分成本所占比例單位：%　　 各部分成本的百分比
　　產(chǎn)品規(guī)格
　　 鐵心及
　　夾件 繞組及
　　引線 箱體 有載分接
　　開關(guān)及控
　　制柜 冷卻
　　設(shè)備 套管等
　　組件 SF₆
　　氣體 總計(jì) 20MVA/110kV 25 30.5 4.2 21 10 5 4.3 100 63MVA/110kV 27.5 40.5 4 11.5 9 3.5 4 100
　　注：清潔場(chǎng)所的工作要求，按受控的環(huán)境防塵等級(jí)，根據(jù)每0.02832m3含大于0.5μm的微粒而定。
　　 4.2110kV級(jí)GIT市場(chǎng)銷售價(jià)的探討
　　為了探討國(guó)產(chǎn)GIT的市場(chǎng)銷售價(jià)，首先必須了解從日本進(jìn)口的GIT的價(jià)格。
　　關(guān)于進(jìn)口GIT的價(jià)格，可分為兩個(gè)階段。在1996年之前約為國(guó)產(chǎn)油浸式變壓器價(jià)格的5～8倍，這樣的價(jià)位，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)用戶都認(rèn)為是難于承受的。但從1997年起，由于前述的原因，情況有了突變，1997～1998年間進(jìn)口的50～63MVA/110kV的GIT的價(jià)格降為約相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)油浸變價(jià)格的3～3.5倍。
　　因此，筆者認(rèn)為，國(guó)產(chǎn)110kVGIT的市場(chǎng)銷售價(jià)應(yīng)定位在油浸變壓器售價(jià)的2～2.5倍為宜，其理由如下：
　　(1)由于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)僅為3～3.5倍，國(guó)產(chǎn)品的售價(jià)只有最高不超過2.5倍，才可能為用戶所接受。
　　(2)根據(jù)筆者計(jì)算結(jié)果的分析，當(dāng)GIT的售價(jià)為油浸變的2倍時(shí)，廠家仍可獲得一定的利潤(rùn)(該利潤(rùn)率將略高于目前110kV油浸變的平均利潤(rùn)率)，但如售價(jià)低于2倍，則難于保證廠家獲利。不言而喻，如GIT的售價(jià)達(dá)到2.5倍，廠家將獲得較為豐厚的利潤(rùn)。
　　(3)上述的價(jià)格定位，也是考慮了目前國(guó)產(chǎn)干式變壓器的價(jià)格水平，而這樣的價(jià)格，已為廣大用戶所接受。
　　最后，還要附帶說明一點(diǎn)，即在日本國(guó)內(nèi)，GIT的售價(jià)僅為同容量油浸變售價(jià)的1.4倍左右。那么，為什么在中國(guó)卻為2～2.5倍?因?yàn)檫@是以日本的油浸變售價(jià)為基礎(chǔ)來計(jì)算的。由于原材料價(jià)格等兩國(guó)有較大出入，而日本油浸變售價(jià)本身就高出中國(guó)油浸變售價(jià)許多的緣故。
　　 5SF6氣體在環(huán)境保護(hù)方面的問題給GIT的發(fā)展帶來某些不確定因素
　　如前所述，SF6氣體是一種無色、無臭、無毒、不燃、防災(zāi)性能十分優(yōu)越的氣體，特別是它具有優(yōu)越的絕緣與滅弧性能，多年來已在斷路器、GIS、GIT等輸變電設(shè)備領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，它的分解物無毒，在運(yùn)行檢修中也都是安全的。另外，它不會(huì)破壞臭氧層，對(duì)土壤和水也不構(gòu)成威脅。長(zhǎng)期以來，人們并未對(duì)它的前景感到過擔(dān)憂。
　　但是，SF6又是在化學(xué)上極其穩(wěn)定的一種氣體，它在大氣中的壽命約為3200年［9］。特別是SF6具有很強(qiáng)的吸收紅外輻射的能力，也就是說，SF6是一種有很強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體。如以100年為基線，其潛在的溫室效應(yīng)作用為CO2的23900倍［7］。加之目前排放到大氣中的SF6氣體正以8.7%的速率在增長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)指出，SF6的溫室效應(yīng)作用以往并非沒有發(fā)現(xiàn)，只不過由于現(xiàn)存于地球大氣中的SF6氣體的濃度非常低，故認(rèn)為它的影響較小，未給予認(rèn)真的考慮之故［7，8］。
　　事情的變化發(fā)生在20世紀(jì)90年代初，隨著世界范圍內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人類活動(dòng)的增加，由于溫室效應(yīng)氣體的不斷排放而促使地球升溫，并直接威脅到人類的生存，從而日益引起了全球的關(guān)注。從1995年起由聯(lián)合國(guó)發(fā)起召開了“聯(lián)合國(guó)氣候變暖框架公約締約國(guó)(FCCC)會(huì)議”，參加者主要為所有發(fā)達(dá)國(guó)家及部分發(fā)展中國(guó)家的代表，我國(guó)也是該會(huì)議的成員國(guó)。該會(huì)議自1995年起每年都要開會(huì)，來商討防止地球變暖的對(duì)策。在1996年7月于日內(nèi)瓦召開的該締約國(guó)第2次會(huì)議(簡(jiǎn)稱COP2)上，明確將CO2、CH4、N2O、PFC、HFC以及SF6這6種氣體定為必須加以限制的溫室效應(yīng)氣體，但該次會(huì)議未明確規(guī)定限制的指標(biāo)。到了1997年12月，該締約國(guó)會(huì)議于日本京都召開第3次會(huì)議(簡(jiǎn)稱COP3)，會(huì)后發(fā)表了著名的“京都議定書”，明確指出了減少溫室效應(yīng)氣體向地球的排放，首先是各發(fā)達(dá)國(guó)家的責(zé)任。并明確規(guī)定了各發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)上述6種溫室效應(yīng)氣體的排放量的削減指標(biāo)，即：如以1990～1995年間的平均排放量為基準(zhǔn)，到2008～2012年時(shí)，美國(guó)應(yīng)減少7%，歐洲應(yīng)減少8%，日本應(yīng)減少6%。我國(guó)雖屬發(fā)展中國(guó)家，未被列入應(yīng)削減的對(duì)象，但由于近年來中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，也有一些國(guó)家在會(huì)上提出應(yīng)把中國(guó)列入削減對(duì)象國(guó)之內(nèi)，但未獲通過［9］。
　　根據(jù)京都議定書的精神，各發(fā)達(dá)國(guó)家自1998年度起，紛紛研究了各自應(yīng)采取的措施。以日本政府為例，在通產(chǎn)省的組織下，經(jīng)與制造業(yè)的行業(yè)協(xié)會(huì)以及各電力公司協(xié)商，提出了下列的應(yīng)對(duì)措施［9］。
　　5.1減少SF6氣體往大氣中的排放量，提高氣體的回收率
　　這里說的往大氣中的排放量并不是指GIS、GIT類設(shè)備的自然泄漏量。如前所述，這種泄漏量每年還不到1/1000，完全可以忽略不計(jì)。這里所指的泄漏量主要是指產(chǎn)品在制造過程中由于充氣、排氣、試驗(yàn)的排放量，產(chǎn)品在安裝及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)的排放量，以及當(dāng)運(yùn)行時(shí)因設(shè)備檢修的排放量等。對(duì)上述這些排放量不應(yīng)讓它不加限制地排于大氣中，而應(yīng)通過專用回收裝置加以回收并經(jīng)處理后得以再利用。
　　具體來說，日本在1997年末的SF6氣體的回收率為60%，也就是說還有40%的SF6氣體排往大氣。為達(dá)到京都議定書中所提出的要求，日本要求研制新的氣體回收裝置，改進(jìn)制造工藝，以使到2000年時(shí)回收率達(dá)到90%，到2005年時(shí)達(dá)97%。
　　5.2研究SF6的代用氣體
　　這項(xiàng)研究的目的，是盡量不用具有或少用具有溫室效應(yīng)的SF6氣體。實(shí)際上，對(duì)用N2氣體代替SF6或?qū)2/SF6混合氣體的研究，早在若干年前就已開始，但就應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品而言，迄今并未取得突破性的成果。研究表明，當(dāng)用N2來代替SF6時(shí)，如用于GIS中，將使它的尺寸增大1～1.6倍，且壓力需提高2倍才行，因而是難于為用戶所接受的。采用SF6/N2混合氣體同樣存在一些尚待解決的問題［8］。
　　基于上述情況，目前尚難以預(yù)測(cè)未來在環(huán)保方面是否將會(huì)對(duì)SF6制品(GIS、GIT等)提出更加嚴(yán)格的要求與限制或出臺(tái)一些新的更加嚴(yán)厲的政策，從而給這類產(chǎn)品未來的發(fā)展前景增加了某些不確定因素。
　　基于上述這種不確定性，根據(jù)近期筆者在日本所做的調(diào)查，他們除了采用上述的加強(qiáng)回收、減少排放量等具體應(yīng)對(duì)措施之外，還盡量考慮今后在能不用SF6氣體時(shí)就盡量不用或少用，也就是說要致力于減少SF6氣體的總使用量。當(dāng)然GIS的巨大優(yōu)點(diǎn)(主要是縮小變電站的占地面積)是其他裝置無法代替的，況且迄今日本的變電所中95%都是采用的GIS。因而，對(duì)GIS今后主要致力于研制開發(fā)縮小尺寸，減少SF6用量的新型GIS以及SF6斷路器，并逐步淘汰舊的產(chǎn)品。另外，在開關(guān)方面，盡量在110kV級(jí)以下均采用真空斷路器。對(duì)于氣體絕緣變壓器，有部分專家則認(rèn)為，由于它與油浸變相比在縮小占地面積方面的優(yōu)點(diǎn)并不十分突出，只要能解決防火、防災(zāi)問題，油浸變完全可以代替GIT，今后應(yīng)當(dāng)更加慎重地考慮對(duì)GIT的使用。
　　 6結(jié)論
　　 (1)SF6氣體絕緣變壓器是迄今在防火、防災(zāi)型變壓器中唯一能制造為高電壓、大容量，且技術(shù)成熟的變壓器。在當(dāng)前我國(guó)城網(wǎng)改造的熱潮中，它正日益受到人們的關(guān)注。
　　(2)國(guó)產(chǎn)GIT的研制和開發(fā)應(yīng)重點(diǎn)放在110kV級(jí)20～63MVA的產(chǎn)品上。既要重視一些基礎(chǔ)研究，又要重視GIT的制造工藝與質(zhì)量管理，而正是在這方面我國(guó)尚缺乏成熟的技術(shù)?，F(xiàn)有的油浸變生產(chǎn)廠的生產(chǎn)車間只有在按要求進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)改造后才可能滿足制造GIT的需要。
　　(3)國(guó)產(chǎn)110kV級(jí)GIT的銷售價(jià)應(yīng)定位為同容量油浸變價(jià)格的2～2.5倍。這一價(jià)位既可保證廠家獲取一定利潤(rùn)，預(yù)期又可以為用戶所接受。
　　(4)盡管GIT已有30多年的制造與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但它迄今在世界的變壓器市場(chǎng)中所占的比重并不大，它仍屬于一種處于不斷發(fā)展中的產(chǎn)品，它目前的應(yīng)用地區(qū)仍然具有很大的局限性，對(duì)它的優(yōu)缺點(diǎn)必須有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。
　　(5)SF6氣體在環(huán)保方面存在的問題，無疑將給GIT今后的發(fā)展帶來某些不確定的因素。
　　作者簡(jiǎn)介：尹克寧(1935-)，男，四川人，西安交通大學(xué)教授，長(zhǎng)期從事變壓器設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行以及高壓輸變電設(shè)備等方面課題的研究。
　　作者單位：尹克寧(西安交通大學(xué)，陜西西安710049)
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