非晶合金配電變壓器介紹

摘　要：主要講述了非晶合金配電變壓器的設(shè)計(jì)思路、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能要求、節(jié)能效果及發(fā)展前景等方面的問題，為非晶合金配電變壓器的推廣和使用作了闡述。
關(guān)鍵詞：非晶合金變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1 概述

　　變壓器是根據(jù)電磁原理而制造的一種輸變電設(shè)備，導(dǎo)磁磁路系統(tǒng)是變壓器的一個(gè)主要部分。導(dǎo)磁材料的性能直接影響變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文介紹的是用非晶合金作為導(dǎo)磁材料所制造的一種配電變壓器，其空載損耗值與同容量的新S9型配電變壓器相比，可降低75%，節(jié)能效果明顯。

　　在電力系統(tǒng)中，發(fā)、供、用電過程的電能損耗主要包括線路損耗和變壓器損耗兩大部分。整個(gè)線路除有一定數(shù)量的輸電變壓器外，還有運(yùn)行在電力系統(tǒng)末端的配電變壓器，其總數(shù)量和總?cè)萘克嫉谋壤艽螅瑸榕潆娋W(wǎng)中不可缺少的主要設(shè)備，分布面非常廣泛。目前國家還在不斷進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)和改造，如果所有配電變都能采用非晶合金鐵心變壓器，那么既可為國家節(jié)約大量能源，又會(huì)取得顯著的環(huán)保效益。

2 設(shè)計(jì)思路

　　非晶合金鐵心配電變壓器的最大優(yōu)點(diǎn)是，空載損耗值特低。最終能否確保空載損耗值，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時(shí)，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外力的作用外，同時(shí)在計(jì)算時(shí)還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。除此設(shè)計(jì)思路外，還須遵循以下三點(diǎn)要求：

　　(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，額定磁通密度不宜選得太高，通常選取1.3～1.35T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。

　　(2)非晶合金材料的單片厚僅為0.03mm，所以其疊片系數(shù)也只能達(dá)到82%～86%。

　　(3)為了使用戶能獲得免維護(hù)或少維護(hù)的好處，現(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品，都設(shè)計(jì)成全密封式結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金，來用作制造變壓器的鐵心材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設(shè)計(jì)和制造中是必須保證和考慮的。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少剪切量。

　　(2)非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵心填充系數(shù)較低。

　　(3)非晶合金對機(jī)械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須避免采用以鐵心作為主承重結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

　　(4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性，非晶合金鐵心片必須進(jìn)行退火處理。

　　(5)從電氣性能上。為了減少鐵心片的剪切量，整臺(tái)產(chǎn)品的鐵心由四個(gè)單獨(dú)的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨(dú)立的兩框上。每個(gè)框內(nèi)的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個(gè)繞組中的兩個(gè)卷鐵心框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側(cè)是D接法，有三次諧波電流的回路，當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上，就不會(huì)有三次諧波電壓的分量。

　　根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結(jié)構(gòu)為：鐵心，由四個(gè)單獨(dú)鐵心框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，必須經(jīng)退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨(dú)繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護(hù)的波紋結(jié)構(gòu)。

4 性能要求

　　目前廣泛采用的新S9型配電變壓器，其鐵心所采用的導(dǎo)磁材料通常為30Z140高導(dǎo)磁冷軋硅鋼片，其飽和磁密比非晶合金高，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)所選取的磁通密度通常在1.65～1.75T之間。這也就是非晶合金鐵心配電變壓器比新S9型配電變壓器空載損耗低的一個(gè)主要原因。表1為三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S9型配電變壓器空載損耗值的比較。

　　從表1中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，要想節(jié)約能源，通過采用新材料的方法，來降低配電變壓器的空載損耗值，是一條很有效的途徑。

5 使用效果

　　三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S9型配電變壓器相比，其年節(jié)約電能量是相當(dāng)可觀的。

　　以800kVA為例，△P0為1.05kW；兩種型式配電變壓器的負(fù)載損耗值是一樣的，則△Pk=0，那么，便可計(jì)算出一臺(tái)產(chǎn)品每年可減少的電能損耗為：

　　△Ws=8760(1.05+0.62×0)=9198kW·h

　　通過該種規(guī)格產(chǎn)品的計(jì)算可知，三相非晶合金鐵心配電變壓器系列產(chǎn)品的節(jié)能效果非同一般。由于油箱又設(shè)計(jì)成全密封式結(jié)構(gòu)，使變壓器內(nèi)的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長了產(chǎn)品的使用壽命，為用戶節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用。

6 發(fā)展前景

　　非晶合金變壓器若能完全替代新S9系列配變，如10kV級(jí)配電變壓器年需求量按5000萬kVA計(jì)算時(shí)，那么，一年便可節(jié)電100億kW·h以上。同時(shí)，還可帶來少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會(huì)大大地減輕對環(huán)境的直接污染，使其成為新一代名副其實(shí)的綠色環(huán)保產(chǎn)品。總之，國家在城鄉(xiāng)電力網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展與改造中，若能大量推廣采用三相非晶鐵心配電變壓器產(chǎn)品，其最終會(huì)獲得節(jié)能與環(huán)保兩方面的效益。