非晶合金变压器的选用

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摘要：本文重点介绍了非晶合金变压器的性能和特点，对不同型号配变的技术性能和投资经济效益进行了对比分析。提出了非晶合金变压器选用的优势，及其使用的经济效益和环境效益。

关键词：非晶合金变压器选用

中图分类号： TM4 文献标识码： A 文章编号：

由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金。这种冶炼的方法被称为是冶金材料学的一项革命。非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。

根据非晶合金的非晶合金变压器

非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地方。中国的上市公司——置信电气从美国通用电气公司引进非晶合金变压器的专有技术后,通过消化吸收，自主创新开发了适合中国电网运行的非晶合金变压器系列产品,已经成为目前国内规模最大的非晶合金变压器专业化生产企业,这证明了非晶材料广阔的市场空间。

变压器非晶合金结构特点

利用导磁性能突出的非晶合金，来用作制造变压器的铁芯材料，最终能获得很低的损耗值。但它具有许多特性，在设计和制造中是必须保证和考虑的。主要体体现以下几个方面：

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常规工具是难以剪切的，所以设计时应考虑减少剪切量。

(2)非晶合金单片厚度极薄，材料表面也不是很平坦，则铁芯填充系数较低。

(3)非晶合金对机械应力非常敏感。结构设计时，必须避免采用以铁芯作为主承重结构件的传统设计方案。

(4)为了获得优良的低损耗特性，非晶合金铁芯片必须进行退火处理。

(5)从电气性能上。为了减少铁芯片的剪切量，整台产品的铁芯由四个单独的铁心框并列组成，并且每相绕组是套在磁路独立的两框上。每个框内的磁通除基波磁通外，还有三次谐波磁通的存在，一个绕组中的两个卷铁芯框内，其三次谐波磁通正好在相位上相反，数值上相等，因此，每一组绕组内的三次谐波磁通向量和为零。如一次侧是D接法，有三次谐波电流的回路，当在感应出的二次侧电压波形上，就不会有三次谐波电压的分量。

目前我国研制开发比较成熟的新型油浸式低损耗配变主要有S11系列和非晶合金铁心配变。S11系列包括卷铁心和叠铁心两种，其中卷铁心又分平面卷铁心和立体卷铁心。

一、从配变的技术特点看：

S11卷铁心配变(典型型号：S11－M.R)。铁心由硅钢片不间断连续卷制而成，在片形上没有接缝。

其主要优点是：

①硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻；

②连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%～35%；

③卷铁心结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因铁心加紧力所带来的铁心性能恶化，损耗增加；

④卷铁心自身是一个无接缝的整体，且结构紧凑，在运行时的噪音水平降低到30～45dB，大大优于国标要求(44～57dB)，保护了环境。因此，很适合于建筑物内和生活区安装使用。

⑤应用特殊夹件进行器身装配，使其抗短路能力优于叠片式铁心；

卷铁心变压器的缺点：①铁心退火工艺要求较高；②铁心和绕组维修较困难。

S11叠铁心配变(典型型号：S11－M)。主要特点是铁心采用了高导磁、低损耗的优质高性能硅钢片，降低了空载损耗。叠铁心生产使用时间长，生产工艺成熟，结构稳定。但由于采用人工叠片、叠装、拆插上铁轭等，产品质量容易受人为因素影响，造成质量波动。另外，由于结构所限，其噪声要比卷铁心配变大。

非晶合金配变(典型型号：SH11－M.R)。非晶合金材料是一种新型软磁材料，用它代替硅钢作为变压器铁心可大幅度降低变压器空载损耗和负载损耗。目前，非晶合金配变铁心一般也采用卷制式。非晶合金配变的主要特点是：

①非晶合金与硅钢片变压器相比空载损耗下降70%～80%，空载电流下降80%，节能效果显著；

②运行噪声性能同卷铁心配变；

③非晶合金对机械应力非常敏感，张引力和弯曲应力都会影响磁性能，结构设计特殊。 来

二、根据S11－M、S11－M.R和SH11－M.R三种型号配变技术性能分析：

根据对S11－M、S11－M.R和SH11－M.R三种配变进行技术性能分析：

① 空载损耗：S11－M和S11－M.R相同，SH11－M.R较前两者下降70%～80%；

② ②运行噪声：S11－M.R和SH11－M.R比S11－M降低7～10dB；

③ 生产工艺：S11－M生产工艺成熟，结构稳定；S11－M.R和SH11－M.R采用了新的卷铁心工艺，目前对S11－M.R型315kVA以上的大容量配变，国内铁心硅钢片的卷制和退火工艺与国外先进水平相比还有差距，在一定程度上影响了产品的质量。

三、从变压器使用效益来说：

故而SH11－M.R配变的空载损耗比S11－M、S11－M.R降低70～80%，运行性能优异，是配变理想的发展方向。

非晶合金变压器若能完全替代新S9系列和S11-M、S11-M-R配变，如10kV级配电变压器年需求量按5000万kVA计算时，那么，一年便可节电100亿kW•h以上。同时，还可带来少建电厂的良好的环保效益，少向大气排放温室气体，这样会大大地减轻对环境的直接污染，使其成为新一代名副其实的绿色环保产品。总之，国家在城乡电力网系统发展与改造中，若能大量推广采用三相非晶铁心配电变压器产品，其最终会获得节能与环保两方面的效益。

结束语：由于非晶合金变压器在现阶段来说制作成本还比较高，故而在市场上还未普及，且其经济效益有待提高。但其优异的技术性能和环境效益，已经备受市场的关注。我相信经过市场的不断优化，合金技术的不断提高，非晶合金变压器的市场和经济前景非常乐观。

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