非晶合金鐵芯變壓器的研究與發(fā)展概述

非晶合金鐵芯變壓器的研究與發(fā)展概述

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(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感，無(wú)論是張引力還是彎曲應(yīng)力都會(huì)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(guò)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(gè)框合并成類似三相五柱式有交錯(cuò)鐵扼接縫的結(jié)構(gòu)，鐵芯與繞組都呈長(zhǎng)方形截面，但各自有其機(jī)械支持結(jié)構(gòu)。

　　3 國(guó)外研究非晶合金變壓器的情況

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

　　北京電力公司和日立電氣有限公司對(duì)非晶合金變壓器的長(zhǎng)期可靠性做了深入細(xì)致的研究。他們從1991年起對(duì)不同容量的200臺(tái)非晶變壓器進(jìn)行了加速老化、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行、短路、沖擊等試驗(yàn)，還進(jìn)行了負(fù)載和振動(dòng)對(duì)變壓器空載特性的影響測(cè)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(tái)非晶變壓器現(xiàn)場(chǎng)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(guó)對(duì)非晶合金變壓器的研制

　　我國(guó)非晶合金變壓器的研制工作始于“七五”。在國(guó)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(guó)內(nèi)第一臺(tái)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(yáng)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(tái)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(guò)對(duì)運(yùn)行中測(cè)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(guò)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(guó)應(yīng)用”工作小組的決定，委托沈陽(yáng)變壓器研究所根據(jù)美國(guó)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(yáng)和保定等六個(gè)變壓器廠，試制出SHll—160、200、315、500kVA四種規(guī)格共六臺(tái)樣機(jī)，并通過(guò)國(guó)家鑒定。

　　1998年2月，上海置信公司引進(jìn)美國(guó)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(yǔ)

　　綜上所述，我國(guó)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(shuō)明一個(gè)“損耗評(píng)估”的理論，就是說(shuō)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(guó)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(huì)有一個(gè)較快更大的發(fā)展。