非晶合金铁心配电变压器的分析

摘要： 分析非晶合金配电变压器的铁心结构、空载损耗、噪声、抗短路能力、技术经济性等问题。文章认为，非晶合金配电变压器节能效果显著，经济性好、应推广应用。文章还建议采用外国的一些优惠政策，以鼓励发展，推广我国的非晶合金配电变压器；应尽快采取措施，着力解决一些地方存在的招投标不规范和地方保护的问题，杜绝劣质产品混入电网。
关键词： 配用电系统；变压器；非晶合金铁心变压器；空载损耗；噪声；抗短路能力


0　 引言
我国自1998年开始进行大规模城乡电网建设与改造以来，采取推行S9型节能配电变压器、停止生产S7型和淘汰电网中“64”和“73”系列高耗能变压器等措施，对降低电网线损起到了积极作用。据统计，全国线损率从1996年的8.52％下降到2004年的7.59％。但与先进国家相比仍高出1.5～2个百分点，相当于每年多损耗150亿～200亿kWh电量。可见降耗任务很重，潜力也相当大。国家发展和改革委员会与科技部于2005年共同组织起草了《中国节能技术政策大纲》（征求意见稿），明确指出：“推广生产和应用S11型及非晶合金铁心型低损耗变压器、低能耗导线、金具等节能型配电设备及附件。2010年前，淘汰电网在役的S7型及‘73’、‘64’型高耗能变压器设备”。非晶合金配电变压器作为节能效果十分明显的配电技术和设备，近年正逐渐地被制造厂和广大用户所接受。

1 　非晶合金铁心
（1） 非晶合金铁心片厚度极薄，仅0.025mm，不到常用硅钢片的1/10；叠片系数较低，只有0.86；带材有142、170、213mm 3种宽度。
（2）非晶合金的饱和磁通密度较低，单相变压器一般取1.3～1.4T，三相变压器一般取1.25～1.35T，因此，产品设计受到材料的限制。
（3） 非晶合金的硬度较大，是取向硅钢片的5倍，因此，加工剪切很困难，对设备、刀具要求较高。一般是对边缘剪切处进行加温从而获得良好的剪切面，心柱由同一宽度的非晶合金带卷制而成，故铁心截面呈长方形，相应的高、低压绕组均为矩形。
（4）非晶合金在成材过程中急速冷却和卷绕铁心时会产生应力，为了获得良好的损耗特性，非晶合金铁心成型后必须在一定的磁场条件下进行退火处理。其退火工艺比较复杂，要求较高。
（5） 非晶合金铁心材料退火之后的脆性（易产生碎屑）也是设计制造时需关注的问题，需要采取一定的工艺措施。
（6） 非晶合金铁心材料对机械应力非常敏感，无论是张引力还是弯曲应力都会影响其磁性能，所以，铁心的损耗会随着压力的增大而增加。这需要在器身结构设计方案中予以充分考虑。
（7） 单相非晶合金铁心变压器的铁心结构一般为“框”形，如图1所示；三相变压器的结构则由4个“框”合并成类似的三相五柱式结构，如图2所示；容量较大时，则采用8个铁心框叠放在一起的结构。

图1 单相非晶合金铁心结构示意图

图2 三相非晶合金铁心结构示意图

2　 非晶合金铁心变压器运行后的空载损耗