摘　要：介紹了非晶合金鐵芯變壓器及其鐵芯材料的特點(diǎn)和性能；闡述了推廣采用非晶合金鐵芯變壓器，既可取得節(jié)能效益，也可取得環(huán)保效益。

　　關(guān)鍵詞：變壓器；非晶合金；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　Thestructure characteristicsand energy－saving effectof amorphous alloytransformer

　　CHENShi－sheng

　　(Zhejiang Sanbian Sci－Tech Co．Ltd，Sanmen 317100，China)

　　Abstract：The characteristics and performance ofthe core materialoftransformer with amorphous alloy core are introducted．Itis discussed thatto popularize amorphous alloy transformerisfinely beneficial notonlyforsaving energy，butalsoforenviron－mental protection．
Key words：transformer；amorphous alloy；structure characteristic　
　
　　在電力系統(tǒng)中，發(fā)、供、用電過(guò)程的電能損耗主要包括線路損耗和變壓器損耗兩大部分。整個(gè)線路除有一定數(shù)量的電力變壓器外，還有運(yùn)行在電力系統(tǒng)末端的配電變壓器，其總數(shù)量和總?cè)萘克嫉谋壤艽?，為配電網(wǎng)中不可缺少的主要設(shè)備，分布面非常廣泛。

　　導(dǎo)磁磁路系統(tǒng)是變壓器的一個(gè)主要部分，導(dǎo)磁材料的性能直接影響變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文介紹的是用非晶合金作為導(dǎo)磁材料的一種配電變壓器，與同容量的新S9型配電變壓器相比，其空載損耗值可降低75％，節(jié)能效果明顯。

1　設(shè)計(jì)思路

　　非晶合金鐵芯配電變壓器的最大優(yōu)點(diǎn)是空載損耗值低。確?？蛰d損耗值，是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所要考慮的核心問(wèn)題。當(dāng)在進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時(shí)，除要考慮非晶合金鐵芯本身不受外力的作用外，計(jì)算時(shí)還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。除此設(shè)計(jì)思路外，還須遵循以下三點(diǎn)。

　　(1)非晶合金材料的飽和磁密較低，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，額定磁通密度不宜選得太高，通常取1．3～ 1．35 T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。
　　
　　(2)非晶合金材料的單片厚僅為0．03 mm，所以其疊片系數(shù)也只能達(dá)到82％～86％。

　　(3)為了使用戶達(dá)到免維護(hù)或少維護(hù)，把非晶合金配電變壓器設(shè)計(jì)成全密封式結(jié)構(gòu)。

2　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金制造變壓器的鐵芯材料能獲得很低的損耗值，但它具有許多特性，在設(shè)計(jì)和制造中是必須保證和考慮的。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　　(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少剪切量。如目前所設(shè)計(jì)的搭接式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)就是接縫處留有額外的搭接長(zhǎng)度，進(jìn)行上下片重疊搭接。

　　(2)非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵芯填充系數(shù)較低。為了使所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的材料用量最小，剪切加工量最低，鐵芯截面則設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形，同時(shí)其長(zhǎng)寬比，也只能待導(dǎo)線平均匝長(zhǎng)與非晶合金重量成為最優(yōu)參數(shù)后才能確定。

　　(3)非晶合金對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，須避免采用以鐵芯作為主承重結(jié)構(gòu)件。
　　
　　(4)為了獲得優(yōu)良的損耗特性，非晶合金鐵芯片必須進(jìn)行退火處理。退火之后，其韌性變差，脆性增強(qiáng)，這在設(shè)計(jì)和制造中，是必須關(guān)注的。

　　(5)為了減少鐵芯片的剪切量，整臺(tái)產(chǎn)品的鐵芯由四個(gè)單獨(dú)的鐵芯框并列組成，并且每個(gè)相繞組是套在磁路獨(dú)立的兩框上。每個(gè)框內(nèi)的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個(gè)繞組中的兩個(gè)卷鐵芯框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通相量和為零。如一次側(cè)是D接，有三次諧波電流的回路，當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上，就不會(huì)有三次諧波電壓的分量。

　　根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結(jié)構(gòu)為：鐵芯，由四個(gè)單獨(dú)鐵芯框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，須經(jīng)退火處理，并帶有交錯(cuò)鐵軛接縫，截面形狀呈長(zhǎng)方形。繞組，為長(zhǎng)方形截面，可單獨(dú)繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護(hù)的波紋結(jié)構(gòu)。

3　節(jié)能效果

　　目前廣泛采用的新S9型配電變壓器，其鐵芯所采用的導(dǎo)磁材料通常為30Z140高導(dǎo)磁冷軋硅鋼片，其飽和磁密比非晶合金高，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)所選取的磁通密度通常在1．65～1．75T之間。這也就是非晶合金鐵芯配電變壓器比新S9型配電變壓器空載損耗低的一個(gè)主要原因。表1為兩者空載損耗值的比較。

　　從表1可以看出，通過(guò)采用新材料，顯著降低了非晶合金鐵芯配電變壓器的空載損耗值。

　　三相非晶合金鐵芯配電變壓器與新S9型配電變壓器相比，其年電能減少量可按下式計(jì)算：

　　式中：H———變壓器全年運(yùn)行小時(shí)數(shù)，為8760 h；

　　　　　ΔPo———變壓器空載損耗減少量，k W；

　　　　　ΔPk———變壓器負(fù)載損耗減少量，k W；

　　　　　β———負(fù)載系數(shù)，取0．6。

　　以800 kVA為例，ΔP0為1．05 kW；兩種型式配電變壓器的負(fù)載損耗值是一樣的，則ΔPk＝0，那么，便可計(jì)算出1臺(tái)產(chǎn)品每年可減少的電能損耗為： ΔWs＝8760(1．05＋0．62×0)＝9198 k Wh　

　　以上計(jì)算說(shuō)明，三相非晶合金鐵芯配電變壓器節(jié)能效果明顯。另外，由于油箱設(shè)計(jì)成全密封式結(jié)構(gòu)，變壓器內(nèi)的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命，同時(shí)為用戶節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用。

4　效益分析

　　S9型配電變壓器與三相非晶合金配電變壓器(800 kVA產(chǎn)品)基本材料用量如表2。

　　按目前市場(chǎng)價(jià)格，非晶合金36．5/kg，硅鋼片 15．6元/kg，電磁線23元/kg，變壓器油5元/kg，鋼材4元/kg，則S9型800 kVA配電變壓器產(chǎn)品每臺(tái)的基本材料價(jià)格約為29260元，三相非晶合金800 kVA變壓器產(chǎn)品則為60730元，三相非晶合金產(chǎn)品在市場(chǎng)上的銷售價(jià)盡管要比S9型配電變壓器高出1．9～2．1倍。但其良好的節(jié)電效果仍然體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。