非晶合金铁芯变压器的研究与发展概述

作者：陈玉国 马效坤 张永胜 侯世勇 许长华

摘要：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗下降75％左右，空载电流下降约80％，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。
关键词： 非晶合金 材料 晶合金变压器

1 引言

   非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗下降75％左右，空载电流下降约80％，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。

2  关于非晶合金材料

    目前，上海钢铁研究所已能喷出140mm宽的非晶铁基带材，其主要特点是：

   (1)  非晶合铁芯片厚度极薄，只有20～30ftm，填充系数较低，约为0．82。

   (2)  非晶合金铁芯许用磁密低，单相变压器一般1．3～1．4T，三相变压器一般取1．25～1．35T。因此，产品设计受材料限制比较高。

   (3)  非晶合金的硬度是硅钢片的5倍，加工剪切很困难，一般变压器制造厂只能利用成型铁芯制造非晶合金变压器。

   (4)  非晶合金铁芯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。因此，在变压器器身结构上应考虑尽量减少铁芯受力。

   (5)  非晶合金的磁畴伸缩程度比硅钢片高约10％，而且不宜过度夹紧，因此，非晶合金变压器的噪声比硅钢片铁芯变压器高。

   三相非晶合金变压器的铁芯由四个框合并成类似三相五柱式有交错铁扼接缝的结构，铁芯与绕组都呈长方形截面，但各自有其机械支持结构。

3  国外研究非晶合金变压器的情况

    自1980年美国联信公司**推出15kVA非晶合金铁芯变压器，20年来，已取得了显著成果。

    北京电力公司和日立电气有限公司对非晶合金变压器的长期可靠性做了深入细致的研究。他们从1991年起对不同容量的200台非晶变压器进行了加速老化、现场运行、短路、冲击等试验，还进行了负载和振动对变压器空载特性的影响测试。研究结果表明，非晶合金卷铁芯配电变压器，经加速老化试验和200台非晶变压器现场运行考核，在30年寿命期内，空载特性稳定，运行可靠。

4  我国对非晶合金变压器的研制

   我国非晶合金变压器的研制工作始于“七五”。在国家科技攻关“非晶合金与合金”课题中将“非晶合金铁芯配电变压器研制”作为重点专题。1986年5月，上海钢铁研究所与宁波变压器厂合作，用该所研制的非晶合金带材试制出国内**台单相3kVA非晶合金变压器。

    1988年9月，上海钢铁研究所与上海冶金设备厂，上海硅钢片厂合作采用传统叠片式结构研制成功100kVA三相非晶配电变压器，空载损耗187W，相当同容量S9型硅钢片变压器空载损耗的64％。

   1989年8月，上海钢铁研究所与洛阳变压器厂试制出三相30kVA卷绕式非晶铁芯配电变压器，空载损耗36．8w，比同容量S9型降低约72％。

   1991年至1995年，上海冶金设备总厂采用钢研总院生产的铁基非晶带材，试制出多台20kVA、30kVA、50kVA、100kVA三相卷绕式非晶配电变压器，分别提供河北涿州电力局和天水农机公司进行挂网运行试验。非晶配电变压器空载损耗的整体水平比同容量S7型硅钢变压器降低创％。经过对运行中测试的数据和参数分析，证明节能效果显著，运行稳定、可靠；具有温升低，抗过载能力强的特点。

    1995年8月，根据三委三部“促进非晶配电变压器在中国应用”工作小组的决定，委托沈阳变压器研究所根据美国联信公司非晶合金带材性能统一设计，组织了天津、上海、北二变、佛山、辽阳和保定等六个变压器厂，试制出SHll—160、200、315、500kVA四种规格共六台样机，并通过国家鉴定。

   1998年2月，上海置信公司引进美国GE公司的非晶变压器制造技术和非晶变压器生产线正式签约，生产的SH—M型非晶合金密封式变压器额定容量为50kVA～2500kVA，空载损耗在34W～700W，负载损耗在870W～21500W之间，空载电流在1．5％”～0．5％，短路阻抗在4％～4．5％之间。

5  结束语

   综上所述，我国非晶配电变压器总体发展速度较为缓慢，究其主要原因在于价格。非晶合金变压器设计磁密低，故铁芯体积和重量都偏大，而其材料价格又比常规硅钢片高。虽然很多地方都在说明一个“损耗评估”的理论，就是说多投资的部分，在若干年以后可以从节省的电费中回收，但推广应用的收效并不理想。

   我们坚信，根据我国资源现状，在各方共同努力下，非晶合金变压器的研究与应用，在新的世纪里一定会有一个较快更大的发展。