非晶态磁性材料与节能变压器
杨成德 山东省蒙阴建筑设计院(276200)
1 前言
电力变压器自1881年发明至今已经有一百多年了，目前大多数情况下，电能的电压等级自电站到用户至少经过5级变压器，方可输送到低压用电设备(380V/220V)。虽然变压器本身效率很高，但因其数量多、容量大，总损耗是很大的。据估计，我国变压器的总损耗占系统发电量的10%左右，损耗每降低1%，每年可节约上百亿kW·h电，因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施
2 铁芯损耗的控制
变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。
近年来世界各国都在积极研究生产节能材料，变压器的铁芯材料发展到现在*新的节能材料：非晶态磁性材料2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而生。使用2605S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5，使铁损大幅度降低。
3 METGLAS2605S
非晶态合金早在太阳能电池的领域有了飞跃发展，在80年代迅速应用于磁性材料领域。美国拉伊特公司长期从事非晶态材料的研究，以METGLAS为品名。1979年研制出具有实用价值的2605SC，材料成份为Fe81B13.5Si3.5C2相继在1981年又试制成功非晶态磁性2605S2，化学成份为：Fe78B13Si9，与*初的2605SC相比，降低了磁通密度、改善了热稳定性，降低了铁损。
非晶态合金是无晶料原子结构，一个个原子无规则的分布在材料的基体中，其能迅速冷却而出现玻璃状成份。典型的非晶态合金含80%的铁，而其它是硼和硅。非晶态合金有很多生产方法，但*常见的是把熔化的金属蒸汽喷在高速旋转的铜绕线架上。熔化的金属以每秒106℃的速率冷却并固化成薄肋状；因淬火形成的高内应力必须用200℃～280℃之间的退火来减小，以便成为好的磁特性材料。
变压器铁芯噪音，其中很重要的原因与铁芯材料的磁致伸缩有关，非晶态铁芯与硅钢铁芯有着显著不同，见图1所示。
4 非晶合金铁芯变压器
美国麻省理工学院于1979年采用2605SC制作了15kVA的干式变压器；相继日本于1981年7月采用2605S2试制了10kVA的变压器，再于1982年8月试制了30kVA的高压油浸变压器，1983年2月又试制了35kVA三相五柱式模型变压器作研究对象。我国在80年代初期进行对非晶态合金变压器地研究，并于1986年由上海变压器研制了30kVA的非晶态铁芯变压器。九十年代非晶铁芯变压器已进入实用阶段，国内数厂家引进国外技术，相继生产出较大容量的非晶铁芯变压器。
(1)非晶合金铁芯变压器的构成：
①变压器铁芯均为三相五柱式两行矩形排列，在两个旁柱中流过零序磁通，磁通不经过箱体，不产**热的结构损耗，使变压器低噪声、低损耗。
②高、低压线圈均为矩形的铜绕组，当线圈偶然发生短路时，能适应较大的机械应力冲击，使线圈不产生变形。
③箱体采用冷轧钢板制成的片状散热器，高、低压套管的上方加装防冰雹、防尘、防雨罩，引线无导体裸露，用电缆接线、全绝缘保护。
④变压器热循环油填充硅油，箱体全密封，20年内免维护，且可适应高温场所。
(2)非晶合铁芯变压器的规格：
①容量：30～1600kVA，电压6～10kV/0.4kV/0.22kV，联结组标号Y·yno，D·ynii。
②空载损耗、负载损耗、阻抗电压、主绝缘均符合国标GB/T6451—1995的技术要求。
5 非晶合金铁芯变压器经试用后可逐步推广
非晶合金铁芯变压器，低噪音、低损耗，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护、但价格比S9系列平均高出30%，各地区可根据实际情况试用后逐步推广。