非晶合金變壓器、結(jié)構(gòu)特點及發(fā)展前景

李字芹　劉洪義　　李字霞　　劉佳奇（.哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江　　哈爾濱　5000；.哈爾濱供電公司，黑龍江　哈爾濱　　50006；.華北電力大學，北京　006）

非晶合金變壓器、結(jié)構(gòu)特點及發(fā)展前景

李字芹1劉洪義2李字霞2劉佳奇3
（1.哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江哈爾濱150030；2.哈爾濱供電公司，黑龍江哈爾濱150006；3.華北電力大學，北京102206）

摘要：通過本文對非晶合金變壓器工作原理、結(jié)構(gòu)特點及發(fā)展前景的論述，介紹了非晶合金作為一種新型的磁導材料，它有著傳統(tǒng)的硅鋼材料無法比擬的優(yōu)勢，節(jié)能并環(huán)保，有著廣闊的市場前景，讓更多的人們了解并認識非晶合金變壓器，為加速推進電力系統(tǒng)農(nóng)網(wǎng)改造做出積極的作用。

關(guān)鍵詞：非晶合金；變壓器；節(jié)能減耗；農(nóng)網(wǎng)改造；環(huán)保

非晶合金變壓器與傳統(tǒng)的硅鋼變壓器相比，是一種節(jié)能型變壓器，被稱為“節(jié)電器”、“節(jié)耗器”等。非晶合金變壓器也就有了“沒有發(fā)電機的綠色發(fā)電廠”的美稱，又有著高效能、美觀環(huán)保的卓越性能，贏得了廣大電力用戶的一致好評，被譽為“當前世界電氣潮流的高科技綠色產(chǎn)品”。非晶合金變壓器憑借著高飽和磁感應(yīng)強度、低損耗等特點，空載損耗要減少80%以上。舉個例子：如果普通變壓器的空載損耗使電表走上20圈的話，那么非晶合金變壓器的空載損耗使電表只走3圈，所以非晶合金變壓器是名符其實的“節(jié)電器”。

1　非晶合金與非晶合金變壓器

1.1非晶合金與非晶帶材。所謂非晶合金：科學家發(fā)現(xiàn)，金屬在熔化后，內(nèi)部原子處于活躍狀態(tài)。一但金屬開始冷卻，原子就會隨著溫度的下降，而慢慢地按照一定的晶態(tài)規(guī)律有序地排列起來，形成晶體。如果冷卻過程很快，原子還來不及重新排列就被凝固住了，由此形成了非晶態(tài)合金，簡稱非晶合金。所謂非晶帶材：制作非晶態(tài)合金是將熔化的鐵、硼、硅鋼水噴射在高速旋轉(zhuǎn)的低溫滾筒上，由于采用超急冷卻技術(shù)，鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，僅用1/1000秒的時間就將1300℃的鋼水降到200℃以下，形成玻璃狀非晶體排列的金屬薄帶，稱為非晶合金帶材，簡稱非晶帶材。非晶帶材采用的是一種快速凝固工藝，使熔化的金屬凝固速度高于結(jié)晶速度，非晶合金帶材是生產(chǎn)低損耗變壓器鐵芯的理想材料。

1.2非晶合金變壓器。所謂非晶合金變壓器，就是指利用非晶合金（非晶合金帶材）制造成變壓器鐵芯，并組裝成的變壓器。

2　非晶合金變壓器工作原理

非晶合金變壓器工作原理與普通變壓器的原理一樣，都是利用電磁感應(yīng)原理工作，但其鐵芯采用非晶合金材料制造，與普通硅鋼材料變壓器相比，可以大大降低空載損耗。

3　非晶合金變壓器結(jié)構(gòu)組成

密封式非晶合金變壓器結(jié)構(gòu)主要由鐵芯、繞組、油箱、變壓器油、絕緣套管、排風裝置等組成。鐵心材料：利用導磁性能突出的非晶合金，來用作制造變壓器的鐵心材料，能獲得特別低的損耗值。鐵心：由四個單獨鐵心框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，要經(jīng)過退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。在兩個旁柱中流過零序磁通，磁通不通過箱體，不產(chǎn)生發(fā)熱的結(jié)構(gòu)損耗，使變壓器滿足低損耗、低噪聲的結(jié)構(gòu)特點。繞組：為長方形截面，可單獨繞制成型，分為雙層或多層矩形層式。油箱：為全密封免維護的波紋結(jié)構(gòu)。

4　非晶合金變壓器結(jié)構(gòu)特點

非晶合金和硅鋼相比，有以下特點：（1）非晶合金的飽和磁通密度比硅鋼低。（2）同樣重量的非晶合金磁芯體積大于硅鋼磁芯體積。（3）非晶合金抗電源波形畸變能力比硅鋼強。（4）非晶合金磁芯的工作磁通密度1.35T～1.40T，硅鋼為1.6T～1.7T。（5）非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的；單片厚度極薄，材料表面不是很平坦，則鐵心填充系數(shù)較低。（6）非晶合金配電變壓器采用全密封式結(jié)構(gòu)，可延緩變壓器油和絕緣紙的老化，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且具有運行效率高、使用戶能獲得免維護或少維護的好處。（7）非晶合金的磁滯伸縮系數(shù)大，是硅鋼的3～5倍。（8）非晶合金變壓器造價一般比硅鋼變壓器高。（9）非晶合金變壓器綜合使用成本較傳統(tǒng)變壓器低。由于其節(jié)能效果顯著，運營成本較低，同時為電網(wǎng)減負荷減壓減負帶來巨大作用。（10）非晶合金退火溫度比硅鋼低，消耗能量小，運轉(zhuǎn)溫度低、絕緣老化慢、變壓器使用壽命長。（11）非晶合金變壓器，具有明顯的節(jié)能和環(huán)保效果。（12）投資回收效益快。

5　發(fā)展前景

目前，隨著國家電網(wǎng)建設(shè)持續(xù)發(fā)展和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造加速，城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的智能化建設(shè)全面拉開，智能電網(wǎng)及智能成套設(shè)備、智能配電、控制系統(tǒng)也將迎來黃金發(fā)展期，這無疑也為非晶合金變壓器提供了良好的增長空間，市場空間巨大。在網(wǎng)運行的部分高能耗配電變壓器已不符合行業(yè)發(fā)展趨勢，面臨著技術(shù)升級、更新?lián)Q代需求，未來將逐步被節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、低噪音的非晶合金變壓器取代。多年前，國家發(fā)改委曾為此專門算過一筆帳，如果全國都換上非晶合金變壓器，則每年可節(jié)電126億kW·h，等于少建一座裝機容量為240萬kW的發(fā)電廠，相當于少建2座石洞口發(fā)電廠或8座秦山核電站。如此算來，非晶合金變壓器不僅有助于電網(wǎng)節(jié)電降耗，而且其能耗的控制也將有助于能源的節(jié)約。有專家分析認為，現(xiàn)有的配電變壓器的損耗約占農(nóng)村電網(wǎng)損耗的60%～70%，而整個配電網(wǎng)損耗又基本占到全網(wǎng)損耗的70%，是整個電網(wǎng)損耗的主要部分。因此，借助電力系統(tǒng)農(nóng)網(wǎng)改造升級，推廣和應(yīng)用非晶合金變壓器已成必然。采用非晶合金配電變壓器，其最終會獲得節(jié)能與環(huán)保兩方面的效益，具有很好的發(fā)展前景。

結(jié)語

在當前環(huán)境要求下，倡導節(jié)能減排，保護環(huán)境，減少并消滅霧霾天氣情況下，非晶合金變壓器的使用，響應(yīng)了社會的主流，為節(jié)能、綠色、環(huán)保、低碳生活提供了保障。非晶合金變壓器會被更多人認識和使用，在新一輪農(nóng)網(wǎng)改造中處于非常重要的地位。

參考文獻

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中圖分類號：TM421

文獻標識碼：A

作者簡介：李字芹，女，1966.02.27，研究生碩士學位，副教授，發(fā)表多篇論文，研究方向發(fā)電廠及電力系統(tǒng)自動化。