时间：2009-10-24 12:00:00 点击：140
一、非晶合金特性 非晶合金作为一种新型的软磁性能材料，具有磁滞回线狭窄、单位铁损值低、磁化功率小等优点，若变压器铁芯采用非晶合金，与同容量同电压等级硅钢片变压器相比，其空载损耗下降70％～80％，空载电流下降约75％，节能效果明显。 非晶合金主要以铁，镍，铬，钴等金属为基础材料，然后加入磷，硼，碳等非金属元素，再掺入辅助催化元素，如铝，硅，锌，锗等。使用于做变压器的非晶合金组成为铁，硼，硅按一定比例掺合，由熔融状态急剧冷却（以每秒摄氏一百万度的冷却速度）而形成的一种不同于一般金属而类似玻璃的非晶合金。顾名思义它是没有结晶的，具有不规则的原子结构，这对变压器来说是一个很好的优点。 非晶合金铁芯的特点： 1.非晶合金铁芯片厚度较薄，仅0.025mm，不到常用硅钢片的1/10；叠片系数较低，只有0.86；目前带材有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，故铁芯截面呈长方形，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芯时会产生应力，为了获得良好的损耗特性，非晶合金铁芯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.非晶合金铁芯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。 综上所述，非晶合金材料铁芯具有单位损耗小（在1.3T时，为0.3W/Kg）、饱和磁密度低（饱和点在1.5T～1.6T）、薄（每片0.02mm）、硬（维氏硬度在1000左右，是一般硅钢片硬度的4～5倍）等特点。 二、非晶合金干式变压器的安全特性 由于非晶合金材料的特殊性能，所以非晶合金干式变压器铁芯通常为矩形，对应的高低压线圈也采用矩形结构。并且，非晶合金受外加应力后损耗会增加60％，所以非晶合金干式变压器高压线圈通常为环氧树脂浇注的刚体结构，而铁芯悬挂于高压线圈上，不受应力。由于这两点结构上的特殊性，使得用户在选择非晶合金干式变压器时对其安全性能产生怀疑。而在实际情况中，自从1978年**台非晶合金变压器在美国挂网运行后，目前世界上共有**过200万台非晶合金变压器正在使用中，尤其是在美国、日本和印度得到了大力推广，据统计2006年日本非晶变压器产量占市场上高效配电变压器的40%左右。根据目前的运行经验来看，非晶合金变压器的故障率较常规变压器并不高。而干式变压器素来以安全可靠而得到广泛推广，非晶合金干式变压器的运行记录更是良好，对于配电变压器领域而言，非晶合金干式变压器完全满足其所需的安全特性要求。 高低压线圈的矩形结构，其受力不如传统圆形线圈结构均匀，但是，高压线圈为环氧树脂浇注刚体结构，足以承受铁芯重量和短路时产生的轴向电动力。低压箔式线圈刚性不如树脂浇注，其承受短路时向内收缩的径向电动力是非晶合金干式变压器承受短路时的较严酷点，但在经过调整矩形线圈的长短边差别和在低压线圈与铁芯间加垫支撑垫块等特殊处理后便能满足使用要求，国内已有数家企业产品通过了短路试验，达到标准要求。 由于采用铁芯悬挂于高压线圈这种结构，非晶合金干式变压器的主要受力元件为下夹件和高压线圈，试验证明高压线圈的环氧浇注刚体结构具有较强的机械强度，完全满足要求。非晶合金干式变压器下夹件采用外翻形的“Ω”结构，只要选择适当厚度的折弯钢板便能满足承受其所受较大应力的要求。 由上可以看出，对于非晶合金干式变压器而言，其与传统干式变压器在结构上差异所带来的安全隐患通过采用合适的方法处理后便能完全消除，再由非晶合金变压器在**范围内的运行经验，并结合环氧浇注干式变压器在安全可靠方面的特殊优势来看，非晶合金干式变压器其安全特性完**达到配电变压器所需要求，可以全面推广使用。 三、非晶合金干式变压器的优点 1.**低空载损耗比S9型空载损耗减少约70～80%；比S11型空载损耗减少约30～40%。 2.**低空载损耗及负载损耗特性，省能源，用电效率高，大量使用非晶合金变压器可大幅提高用电效率，减少不必要能源损耗及电厂设立。 3.环保 非晶合金材料制造时使用较低能源以及其**低损失特性，大幅节省电力消耗可减少电厂发电量，相对的减少SO2,CO2废气的排放，降低对环境污染及温室效应。 4.运行温度低，绝缘劣化小，变压器使用寿命长。 非晶合金变压器损耗较低，产生热量少，温度上升慢，故整个变压器运行温度低，绝缘劣化缓慢，可靠性高，变压器寿命长。 5.投资回收效益快 使用非晶合金变压器，初期投资虽然较高但因其高效率，省能源特性，在负载率80%的情况下其额外的投资将在数年内回收，并在其因为使用者节省可观的电费支出。 四、非晶合金干式变压器的几点需要改进的地方 1.噪声问题 自从非晶合金变压器推出以来，由于非晶合金材料特性的原因，其噪声一直是影响其广泛使用的主要原因之一。近年来，由于工艺水平和噪声研究的进展，非晶合金干式变压器的噪声问题正在逐步得到控制，国内有些厂家非晶合金干式变压器的噪声已经能控制在58dB以下，相当接近于硅钢片干式变压器，得到了用户的认可。 2．容量小 由于非晶合金片材长度的限制以及变压器本身结构的因素，非晶合金变压器在产品容量上无法做大，目前国内非晶合金干式变压器较大容量为2000kVA，世界上目前较大容量的非晶合金变压器是日本研制的，容量也仅为5000kVA，如何扩大产品容量也是目前制约非晶合金变压器发展的主要因素之一。 3、成本高 制造非晶合金干式变压器消耗有效材料较大，制造耗费工时较多，因而成本较高。按目前材料价格计，前者的价格约为后者的1.3倍。这一价格与前些年相比，供需双方还是可以接受的，这就有利于大范围推广应用。另外，采购变压器不能只看价格，应对总费用（TOC）进行评估，看其在寿命期内的总成本是否较低。这也是国际上通用的方法。2005年6月，国家电网公司农电工作部在组织讨论非晶合金变压器标准时，已将此方法作为该标准的附录。 在非晶合金干式变压器推广过程中，除去材料价格的影响外，由于产品结构及外形上的差异，以及企业“用熟不用生” 的习惯，对非晶合金干式变压器的安全特性持有保守态度，需要一个较长的过程才能对其全面接受。 五、非晶合金干式变压器的推广应用 北京市经济技术开发区位于京津塘高速公路北京端两侧，五环与六环之间 ，距四环路3公里。开发区总面积达到43平方公里。以凉水河、京津塘高速公路为界，分为三个区域：核心区：16平方公里；河西区：14平方公里；路东区：13平方公里。 开发区配电网建设以电缆为主，网架结构合理，线损指标优越。截至2006年6月，亦庄地区电网共小区配电室9座，配变18台，配变容量共计15.32MVA。10kV电缆线路约576条，总长度358千米。10kV架空线路11条，总长度62千米。开发区投资已建成电力电缆沟道约42公里，电力电缆管井约27.9公里。电缆分界室210座，环网柜1297面。线损为1.42%。 通过非晶合金干式变压器与9系列干式变压器损耗的实验数据，若在开发区7个配电室中推广应用非晶合金干式变压器，一年将节能损耗如下： 针对开发区2006年度10千伏供电量为11.74万千瓦时，售电量为11.78万千瓦时，线损率为1.4%,若在自管辖的7个配电小区内推广应用14台非晶合金干式变压器，售电量将增加为11.02万千瓦时,线损率为1.391%,降损效果非常明显。 六、结束语 随着市场能源价格的不断攀升，以及**建设节约型社会的需要，非晶合金产品的市场竞争优势逐渐突显。非晶合金干式变压器运行可靠、节能降损，必将受到重视和推广，也必将推进非晶合金带材的进口、研发、及国产化进程。