國內創新，乾式變壓器專利分析，中國技術不輸老外！

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來源｜變壓器技術雜誌

摘要：乾式變壓器因其固有優勢特點近年來廣泛應用於各個領域，相關配套技術也得以快速發展，文章從中國專利的角度，以乾式變壓器為基本領域，結合國際專利分類，選取相關主題詞進行檢索，從專利申請趨勢、技術領域及專利權人等角度進行分析。

關鍵詞：乾式變壓器；專利分析；國際專利分類

引言

自1831 年法拉第制出了世界上最早的第一台發電機後，1866年德國人西門子（Siemens）製成了世界上第一台工業用發電機後，人類進入了應用電能的新紀元。150年來隨著世界經濟的發展，用電器在人們生活中的不斷普及，人類對於電能的需求和消耗在不斷增強，發電技術的發展也是日新月異，電力系統的供配電工藝也隨之水漲船高，而變壓器作為供配電中的一個重要環節，在全世界範圍內取得了迅猛的發展。近20年來，在配電變壓器中，乾式變壓器所佔的比例愈來愈大。據統計，在歐美等發達國家中，乾式變壓器目前已佔到40%~50%份額，在我國有統計表明在大、中城市中平均約佔15%~20%，而在北京、上海、廣州、深圳等城市，約佔到50%左右，但由於在我國農村配電網中乾式變壓器的應用相對較少，因此，整體上，乾式變壓器占變壓器應用的10%~15%之間。

從產量上來看，我國自1989年第二次城網改造會議之後，乾式變壓器的產量有了顯著的增長，從20 世紀90 年代起，每年大致以20%左右的速度遞增，1999年的總產量已逼近1萬MVA（該值已大大超過了10年前預測4500MVA)，到2004年，我國乾式變壓器的總產量已達32000MVA，隨著我國城市化進程的不斷加速，這個增長需求還在不斷增加。這樣的增長速度，在全世界來看也是罕見的，《2013-2017年中國乾式變壓器行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》顯示，我國至今已成為世界上干變產銷量最大的國家。

區別於油浸式變壓器採用油作為冷卻介質，乾式變壓器依靠空氣對流進行冷卻，相較之下具有更加優秀的耐熱性能、阻燃性能、免維護性能，抗短路性能，近年來廣泛用於局部照明、高層建築、機場、碼頭CNC機械設備等場所，並且相關的配套技術也得到了快速發展。

本文從中國專利的角度，輔以文獻技術檢索，以乾式變壓器作為基本領域，結合國際專利分類號（IPC），選取相關主題詞檢索詞進行聯合檢索。為了檢索範圍的有效性，並未直接限定乾式變壓器，而是擴大其下位概念及其應用範圍，並人工曬出不相關領域的專利，最終命中3240 條專利，以該專利為分析樣本，圍繞專利申請量、申請領域、專利申請人以及近10年來的總體狀況展開分析。

1 、申請趨勢分析

早在20 世紀中後期各國就已經開始廣泛使用乾式變壓器，而我國也在20世紀八九十年代就開始引進乾式變壓器。我國乾式變壓器的生產和發展至今也有40多年的歷史，經歷了自行研製開發及引進國外先進技術的階段，而其中發展較快的是20世紀90年代的引進國外先進技術的階段，在該階段我國通過引進國外的乾式變壓器技術和設備同時在其基礎上加以消化吸收，並對其進行改進提高，這一時期我國的乾式變壓器行業無論從產量上、品種上以及產品的性能上都得到很大的發展，同時也催生了一批與乾式變壓器技術相關的優秀專利。現在我國的變壓器生產已經能夠達到國際標準，同時我國的乾式變壓器生產企業在不斷地進行產品研發的同時開始注重保護自己的知識產權。

本文以所檢範圍內的專利為樣本，考察近20年來針對乾式變壓器相關技術的專利申請量變化趨勢，繪製統計圖如圖1所示。從圖1中可以看出，國內專利申請人對乾式變壓器相關技術和應用開展了較多的研究，在20世紀90年代，乾式變壓器的相關專利量非常少，而在2003-2011 年期間呈現快速上升趨勢，標誌著該項技術以及整個產業的快速發展，而2011年至今專利量保持了相對的平衡，並無較大的波動，標誌著相關應用的研究均已步入市場化成熟應用的階段，從專利角度看，近幾年並無重大的技術突破。

2、 主要申請人分析

隨著乾式變壓器應用地不斷加強，其總產量也在不斷增加，從20世紀90年代起，每年大致以20%左右的速度遞增，故在此過程中具有一定經濟規模的企業也在不斷增加，1995年我國產量達到50萬千伏安以上的企業只有2個，1997年增加到4個，1999年增加到10個，而2002年，年產量達到50萬千伏安以上的企業達到16個，其中：年產量100萬千伏安以上的企業8 個，年產量50 萬~100 萬千伏安的企業8個。這些企業同時擁有著世界範圍內的乾式變壓器的核心以及關鍵技術。

表1中列舉擁有乾式變壓器核心以及關鍵技術的各個企業，其中STATE GRID CORPORATION OFCHINA（國家電網公司）擁有相關專利87件，其成立於2002年12月29日，是經過國務院同意進行國家授權投資的機構和國家控股公司的試點單位，其經營區域覆蓋全國26個省（自治區、直轄市），覆蓋國土面積的88%，供電人口超過11億人。CHINESE ELECTRI?CAL EQUIPMENTGROUP CO., LTD.（中國電氣設備集團有限公司）擁有相關專利56件，BAODING TIAN?WEI GROUP CO., LTD.（保定天威集團有限公司）擁有相關專利44件。其他擁有較多相關專利的企業包括：鎮江天力變壓器有限公司，廣東海鴻變壓器有限公司，天津市特變電工變壓器有限公司，江蘇瑞恩電氣有限公司，江蘇中容科技有限公司等等，具體情況如表1所示。各單位的申請量並沒有拉開太大差距，說明各自擁有自主研發技術，並未形成市場壟斷，屬於較為健康的狀態。

3、 主要技術構成分析

我國在20 世紀50 年代末至20 世紀60年代初，推出了第一台B級絕緣空氣自冷乾式變壓器。從那時至今半個世紀過去了，中國的乾式變壓器的生產技術經歷了2 個發展階段：第一階段為自行研製開發階段（20世紀60-80年代），該階段初中國研製出防火性能較好的B級絕緣空氣自冷千式變壓器（型號為SG），後期上海變壓器廠率先推出了採用鋁導體的B 級絕緣、用石英砂做填料的環氧樹脂澆注乾式變壓器（型號為SCL），此後，北京變壓器廠也於20 世紀80 年代中期引進日本富士技術生產了鋁導體環氧樹脂澆注乾式變壓器（型號為SCL）。鋁導體環氧樹脂澆注乾式變壓器在20世紀80年代成為中國乾式變壓器的主流產品。第二階段為引進國外先進技術的階段，20世紀80年代後期，德國推出了採用玻璃纖維增強的薄絕緣環氧樹脂澆注乾式變壓器技術，其性能得到了全世界的廣泛認可，我國在20世紀末、21世紀初，以引進H級絕緣的空氣自冷乾式變壓器技術為主，目前引進技術的產品已佔乾式變壓器總產量的90％以上［3］，但我國企業在引入的基礎上同時又加以消化吸收，並對其關鍵技術進行改進提高，在此期間催生了較多相關專利。

為了進一步明確乾式變壓器相關的研發和應用領域範圍，故對其相關的專利進行了技術領域分析，並排出了佔比前10位的細分領域，依據國際專利分類標準對其進行了分類（見表2、圖2）（註：為簡潔起見，IPC索引重新進行了組織表述）。

將這些關於乾式變壓器的專利技術與時間維度相結合分析，可得出乾式變壓器在未來的技術發展方向，主要包括：

（1）節能環保的研究。主要採用低損耗硅鋼片，階梯步迭鐵心接縫，箔式繞組結構，通過對雜訊的深入研究，計算機優化設計等來達到環境保護要求。

（2）可靠性的提高。變壓器的運行可靠性在運行過程中有著非常重要的作用，較多的研究單位通過電磁場理論及其計算、熱點溫升、澆注工藝、波過程、質保體系、可靠性工程等方面的研究，對乾式變壓器的可靠性進行認證。

（3）容量的提高。配電變壓器容量通常在2500kVA以下，但隨著城市用電負荷不斷增加，35kV大容量的區域供電乾式電力變壓器將獲得廣泛應用，有報道顯示順特已經生產了近10 台35kV，16000/24000kVA 超大容量的乾式變壓器。

（4）功能的多樣性組合及智能化設計。隨著技術的不斷成熟，只具變電功能的乾式變壓器逐漸被淘汰，隨之多功能組合式變壓器進入了人們的視線，其帶有保護外殼、強迫風冷、功率計量、計算機介面等功能，並可引入TTU 智能化介面，具有數據處理、狀態控制、狀態顯示等功能。

（5）向著多領域交叉發展。從以配電變壓器為主，向發電廠勵磁變、軌道交通牽引整流變、大電流電爐變、廠用變、船用、核電站、採油平台用等特種變壓器及多用途多領域發展。

（6）新材料的加入催生了乾式變壓器的新品種，但目前在我國，環氧樹脂真空澆注乾式變壓器佔據著主導市場。

4、 結語

從專利角度的分析與國內乾式變壓器相關技術的趨勢基本類似，在20 世紀90 年代，乾式變壓器的相關專利量非常少，而在2003-2011 年期間呈現快速上升趨勢，標誌著該項技術以及整個產業的快速發展，但目前已步入市場化成熟應用的階段，從專利角度看，近幾年並無重大的技術突破。從專利申請人的角度看，各單位的申請量並沒有拉開太大差距，並未形成市場壟斷，屬於較為健康的狀態。從技術構成來看，主要專利圍繞變壓器線圈、材料、安裝及固定方式等方面，可對此進行進一步的研究以明晰核心專利所處的技術分類。

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