非晶合金变压器、结构特点及发展前景

李字芹　刘洪义　　李字霞　　刘佳奇（.哈尔滨电力职业技术学院，黑龙江　　哈尔滨　5000；.哈尔滨供电公司，黑龙江　哈尔滨　　50006；.华北电力大学，北京　006）

非晶合金变压器、结构特点及发展前景

李字芹1刘洪义2李字霞2刘佳奇3
（1.哈尔滨电力职业技术学院，黑龙江哈尔滨150030；2.哈尔滨供电公司，黑龙江哈尔滨150006；3.华北电力大学，北京102206）

摘要：通过本文对非晶合金变压器工作原理、结构特点及发展前景的论述，介绍了非晶合金作为一种新型的磁导材料，它有着传统的硅钢材料无法比拟的优势，节能并环保，有着广阔的市场前景，让更多的人们了解并认识非晶合金变压器，为加速推进电力系统农网改造做出积极的作用。

关键词：非晶合金；变压器；节能减耗；农网改造；环保

非晶合金变压器与传统的硅钢变压器相比，是一种节能型变压器，被称为“节电器”、“节耗器”等。非晶合金变压器也就有了“没有发电机的绿色发电厂”的美称，又有着高效能、美观环保的卓越性能，赢得了广大电力用户的一致好评，被誉为“当前世界电气潮流的高科技绿色产品”。非晶合金变压器凭借着高饱和磁感应强度、低损耗等特点，空载损耗要减少80%以上。举个例子：如果普通变压器的空载损耗使电表走上20圈的话，那么非晶合金变压器的空载损耗使电表只走3圈，所以非晶合金变压器是名符其实的“节电器”。

1　非晶合金与非晶合金变压器

1.1非晶合金与非晶带材。所谓非晶合金：科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此形成了非晶态合金，简称非晶合金。所谓非晶带材：制作非晶态合金是将熔化的铁、硼、硅钢水喷射在高速旋转的低温滚筒上，由于采用超急冷却技术，钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用1/1000秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成玻璃状非晶体排列的金属薄带，称为非晶合金带材，简称非晶带材。非晶带材采用的是一种快速凝固工艺，使熔化的金属凝固速度高于结晶速度，非晶合金带材是生产低损耗变压器铁芯的理想材料。

1.2非晶合金变压器。所谓非晶合金变压器，就是指利用非晶合金（非晶合金带材）制造成变压器铁芯，并组装成的变压器。

2　非晶合金变压器工作原理

非晶合金变压器工作原理与普通变压器的原理一样，都是利用电磁感应原理工作，但其铁芯采用非晶合金材料制造，与普通硅钢材料变压器相比，可以大大降低空载损耗。

3　非晶合金变压器结构组成

密封式非晶合金变压器结构主要由铁芯、绕组、油箱、变压器油、绝缘套管、排风装置等组成。铁心材料：利用导磁性能突出的非晶合金，来用作制造变压器的铁心材料，能获得特别低的损耗值。铁心：由四个单独铁心框在同一平面内组成三相五柱式，要经过退火处理，并带有交叉铁轭接缝，截面形状呈长方形。在两个旁柱中流过零序磁通，磁通不通过箱体，不产生发热的结构损耗，使变压器满足低损耗、低噪声的结构特点。绕组：为长方形截面，可单独绕制成型，分为双层或多层矩形层式。油箱：为全密封免维护的波纹结构。

4　非晶合金变压器结构特点

非晶合金和硅钢相比，有以下特点：（1）非晶合金的饱和磁通密度比硅钢低。（2）同样重量的非晶合金磁芯体积大于硅钢磁芯体积。（3）非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。（4）非晶合金磁芯的工作磁通密度1.35T～1.40T，硅钢为1.6T～1.7T。（5）非晶合金片材料的硬度很高，用常规工具是难以剪切的；单片厚度极薄，材料表面不是很平坦，则铁心填充系数较低。（6）非晶合金配电变压器采用全密封式结构，可延缓变压器油和绝缘纸的老化，不仅结构紧凑，而且具有运行效率高、使用户能获得免维护或少维护的好处。（7）非晶合金的磁滞伸缩系数大，是硅钢的3～5倍。（8）非晶合金变压器造价一般比硅钢变压器高。（9）非晶合金变压器综合使用成本较传统变压器低。由于其节能效果显著，运营成本较低，同时为电网减负荷减压减负带来巨大作用。（10）非晶合金退火温度比硅钢低，消耗能量小，运转温度低、绝缘老化慢、变压器使用寿命长。（11）非晶合金变压器，具有明显的节能和环保效果。（12）投资回收效益快。

5　发展前景

目前，随着国家电网建设持续发展和城乡配电网改造加速，城乡配电网的智能化建设全面拉开，智能电网及智能成套设备、智能配电、控制系统也将迎来黄金发展期，这无疑也为非晶合金变压器提供了良好的增长空间，市场空间巨大。在网运行的部分高能耗配电变压器已不符合行业发展趋势，面临着技术升级、更新换代需求，未来将逐步被节能、节材、环保、低噪音的非晶合金变压器取代。多年前，国家发改委曾为此专门算过一笔帐，如果全国都换上非晶合金变压器，则每年可节电126亿kW·h，等于少建一座装机容量为240万kW的发电厂，相当于少建2座石洞口发电厂或8座秦山核电站。如此算来，非晶合金变压器不仅有助于电网节电降耗，而且其能耗的控制也将有助于能源的节约。有专家分析认为，现有的配电变压器的损耗约占农村电网损耗的60%～70%，而整个配电网损耗又基本占到全网损耗的70%，是整个电网损耗的主要部分。因此，借助电力系统农网改造升级，推广和应用非晶合金变压器已成必然。采用非晶合金配电变压器，其最终会获得节能与环保两方面的效益，具有很好的发展前景。

结语

在当前环境要求下，倡导节能减排，保护环境，减少并消灭雾霾天气情况下，非晶合金变压器的使用，响应了社会的主流，为节能、绿色、环保、低碳生活提供了保障。非晶合金变压器会被更多人认识和使用，在新一轮农网改造中处于非常重要的地位。

参考文献

[1]国家电网公司人力资源部组.马志广.配电线路运行[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]王鑫.非晶合金变压器的特点及其推广[J].山东煤炭科技，2009（05）.

[3]刘燕，黎剑锋，蔡定国.非晶合金干式变压器的特点及性能分析[J].电力设备，2006，7（11）：14-16.

中图分类号：TM421

文献标识码：A

作者简介：李字芹，女，1966.02.27，研究生硕士学位，副教授，发表多篇论文，研究方向发电厂及电力系统自动化。