摘　要：介绍了非晶合金铁芯变压器及其铁芯材料的特点和性能；阐述了推广采用非晶合金铁芯变压器，既可取得节能效益，也可取得环保效益。

　　关键词：变压器；非晶合金；结构特点

　　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　
　
　　在电力系统中，发、供、用电过程的电能损耗主要包括线路损耗和变压器损耗两大部分。整个线路除有一定数量的电力变压器外，还有运行在电力系统末端的配电变压器，其总数量和总容量所占的比例很大，为配电网中不可缺少的主要设备，分布面非常广泛。

　　导磁磁路系统是变压器的一个主要部分，导磁材料的性能直接影响变压器的技术经济指标。本文介绍的是用非晶合金作为导磁材料的一种配电变压器，与同容量的新S9型配电变压器相比，其空载损耗值可降低75％，节能效果明显。

1　设计思路

　　非晶合金铁芯配电变压器的最大优点是空载损耗值低。确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在进行产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁芯本身不受外力的作用外，计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。除此设计思路外，还须遵循以下三点。

　　(1)非晶合金材料的饱和磁密较低，产品设计时，额定磁通密度不宜选得太高，通常取1．3～ 1．35 T磁通密度便可获得较好的空载损耗值。
　　
　　(2)非晶合金材料的单片厚仅为0．03 mm，所以其叠片系数也只能达到82％～86％。

　　(3)为了使用户达到免维护或少维护，把非晶合金配电变压器设计成全密封式结构。

2　结构特点

　　利用导磁性能突出的非晶合金制造变压器的铁芯材料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。主要体现在以下几个方面。

　　(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。如目前所设计的搭接式结构，该结构就是接缝处留有额外的搭接长度，进行上下片重叠搭接。

　　(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。为了使所设计产品的材料用量最小，剪切加工量最低，铁芯截面则设计成长方形，同时其长宽比，也只能待导线平均匝长与非晶合金重量成为最优参数后才能确定。

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　　(3)非晶合金对机械应力非常敏感。结构设计时，须避免采用以铁芯作为主承重结构件。
　　
　　(4)为了获得优良的损耗特性，非晶合金铁芯片必须进行退火处理。退火之后，其韧性变差，脆性增强，这在设计和制造中，是必须关注的。

　　(5)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芯框并列组成，并且每个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相量和为零。如一次侧是D接，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。

　　根据上面分析，三相非晶合金配电变压器最合理的结构为：铁芯，由四个单独铁芯框在同一平面内组成三相五柱式，须经退火处理，并带有交错铁轭接缝，截面形状呈长方形。绕组，为长方形截面，可单独绕制成型的，双层或多层矩形层式。油箱，为全密封免维护的波纹结构。

3　节能效果

　　目前广泛采用的新S9型配电变压器，其铁芯所采用的导磁材料通常为30Z140高导磁冷轧硅钢片，其饱和磁密比非晶合金高，产品设计时所选取的磁通密度通常在1．65～1．75T之间。这也就是非晶合金铁芯配电变压器比新S9型配电变压器空载损耗低的一个主要原因。表1为两者空载损耗值的比较。 信息来源:http://tede.cn

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　　从表1可以看出，通过采用新材料，显著降低了非晶合金铁芯配电变压器的空载损耗值。

　　三相非晶合金铁芯配电变压器与新S9型配电变压器相比，其年电能减少量可按下式计算：

　　式中：H———变压器全年运行小时数，为8760 h；

　　　　　ΔPo———变压器空载损耗减少量，k W；

　　　　　ΔPk———变压器负载损耗减少量，k W；

　　　　　β———负载系数，取0．6。

　　以800 kVA为例，ΔP0为1．05 kW；两种型式配电变压器的负载损耗值是一样的，则ΔPk＝0，那么，便可计算出1台产品每年可减少的电能损耗为： ΔWs＝8760(1．05＋0．62×0)＝9198 k Wh　

　　以上计算说明，三相非晶合金铁芯配电变压器节能效果明显。另外，由于油箱设计成全密封式结构，变压器内的油与外界空气不接触，防止了油的氧化，延长了产品的使用寿命，同时为用户节约了维护费用。

4　效益分析

　　S9型配电变压器与三相非晶合金配电变压器(800 kVA产品)基本材料用量如表2。

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　　按目前市场价格，非晶合金36．5/kg，硅钢片 15．6元/kg，电磁线23元/kg，变压器油5元/kg，钢材4元/kg，则S9型800 kVA配电变压器产品每台的基本材料价格约为29260元，三相非晶合金800 kVA变压器产品则为60730元，三相非晶合金产品在市场上的销售价尽管要比S9型配电变压器高出1．9～2．1倍。但其良好的节电效果仍然体现了经济优越性。