非晶合金鐵芯變壓器的研究與發(fā)展概述

　　1 引言

　　非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料——非晶合金制作鐵芯而成的變壓器，它比硅鋼片作鐵芯變壓器的空載損耗下降75%左右，空載電流下降約80%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的地方。

　　2 關(guān)于非晶合金材料

　　目前，上海鋼鐵研究所已能噴出140mm寬的非晶鐵基帶材，其主要特點(diǎn)是：

　　(1) 非晶合鐵芯片厚度極薄，只有20～30ftm，填充系數(shù)較低，約為0.82。

　　(2) 非晶合金鐵芯許用磁密低，單相變壓器一般1.3～1.4T，三相變壓器一般取1.25～1.35T。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)受材料限制比較高。

　　(3) 非晶合金的硬度是硅鋼片的5倍，加工剪切很困難，一般變壓器制造廠只能利用成型鐵芯制造非晶合金變壓器。

　　(4) 非晶合金鐵芯材料對機(jī)械應(yīng)力非常敏感，無論是張引力還是彎曲應(yīng)力都會影響其磁性能。因此，在變壓器器身結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮盡量減少鐵芯受力。

　　(5) 非晶合金的磁疇伸縮程度比硅鋼片高約10%，而且不宜過度夾緊，因此，非晶合金變壓器的噪聲比硅鋼片鐵芯變壓器高。

　　三相非晶合金變壓器的鐵芯由四個框合并成類似三相五柱式有交錯鐵扼接縫的結(jié)構(gòu)，鐵芯與繞組都呈長方形截面，但各自有其機(jī)械支持結(jié)構(gòu)。

　　3 國外研究非晶合金變壓器的情況

　　自1980年美國聯(lián)信公司首次推出15kVA非晶合金鐵芯變壓器，20年來，已取得了顯著成果。

　　北京電力公司和日立電氣有限公司對非晶合金變壓器的長期可靠性做了深入細(xì)致的研究。他們從1991年起對不同容量的200臺非晶變壓器進(jìn)行了加速老化、現(xiàn)場運(yùn)行、短路、沖擊等試驗(yàn)，還進(jìn)行了負(fù)載和振動對變壓器空載特性的影響測試。研究結(jié)果表明，非晶合金卷鐵芯配電變壓器，經(jīng)加速老化試驗(yàn)和200臺非晶變壓器現(xiàn)場運(yùn)行考核，在30年壽命期內(nèi)，空載特性穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。

　　4 我國對非晶合金變壓器的研制

　　我國非晶合金變壓器的研制工作始于“七五”。在國家科技攻關(guān)“非晶合金與合金”課題中將“非晶合金鐵芯配電變壓器研制”作為重點(diǎn)專題。1986年5月，上海鋼鐵研究所與寧波變壓器廠合作，用該所研制的非晶合金帶材試制出國內(nèi)第一臺單相3kVA非晶合金變壓器。

　　1988年9月，上海鋼鐵研究所與上海冶金設(shè)備廠，上海硅鋼片廠合作采用傳統(tǒng)疊片式結(jié)構(gòu)研制成功100kVA三相非晶配電變壓器，空載損耗187W，相當(dāng)同容量S9型硅鋼片變壓器空載損耗的64%。

　　1989年8月，上海鋼鐵研究所與洛陽變壓器廠試制出三相30kVA卷繞式非晶鐵芯配電變壓器，空載損耗36.8w，比同容量S9型降低約72%。

　　1991年至1995年，上海冶金設(shè)備總廠采用鋼研總院生產(chǎn)的鐵基非晶帶材，試制出多臺20kVA、30kVA、50kVA、100kVA三相卷繞式非晶配電變壓器，分別提供河北涿州電力局和天水農(nóng)機(jī)公司進(jìn)行掛網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)。非晶配電變壓器空載損耗的整體水平比同容量S7型硅鋼變壓器降低創(chuàng)%。經(jīng)過對運(yùn)行中測試的數(shù)據(jù)和參數(shù)分析，證明節(jié)能效果顯著，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠;具有溫升低，抗過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

　　1995年8月，根據(jù)三委三部“促進(jìn)非晶配電變壓器在中國應(yīng)用”工作小組的決定，委托沈陽變壓器研究所根據(jù)美國聯(lián)信公司非晶合金帶材性能統(tǒng)一設(shè)計(jì)，組織了天津、上海、北二變、佛山、遼陽和保定等六個變壓器廠，試制出SHll—160、200、315、500kVA四種規(guī)格共六臺樣機(jī)，并通過國家鑒定。

　　1998年2月，上海置信公司引進(jìn)美國GE公司的非晶變壓器制造技術(shù)和非晶變壓器生產(chǎn)線正式簽約，生產(chǎn)的SH—M型非晶合金密封式變壓器額定容量為50kVA～2500kVA，空載損耗在34W～700W，負(fù)載損耗在870W～21500W之間，空載電流在1.5%”～0.5%，短路阻抗在4%～4.5%之間。

　　5 結(jié)束語

　　綜上所述，我國非晶配電變壓器總體發(fā)展速度較為緩慢，究其主要原因在于價(jià)格。非晶合金變壓器設(shè)計(jì)磁密低，故鐵芯體積和重量都偏大，而其材料價(jià)格又比常規(guī)硅鋼片高。雖然很多地方都在說明一個“損耗評估”的理論，就是說多投資的部分，在若干年以后可以從節(jié)省的電費(fèi)中回收，但推廣應(yīng)用的收效并不理想。

　　我們堅(jiān)信，根據(jù)我國資源現(xiàn)狀，在各方共同努力下，非晶合金變壓器的研究與應(yīng)用，在新的世紀(jì)里一定會有一個較快更大的發(fā)展。