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(guò)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(guó)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(guó)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(guò)程中所要考慮的核心問(wèn)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(lái)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(duì)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(zhǎng)方形。繞組，為長(zhǎng)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。  

表1 非晶合金和新S9型配電變壓器空載損耗值的比較 額定容量(KVA) 30 50 80 100 125 160 200 250   Po(非晶)(W) 32 42 62 72 85 100 120 140   Po(新S9)(W) 130 170 250 290 340 400 480 560   額定容量(KVA) 315 400 500 630 800 1000 1250 1600   Po(非晶)(W) 167 200 240 300 350 425 487 600   Po(新S9)(W) 670 800 960 1200 1400 1700 1950 2400  

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(guò)采用新材料的方法，來(lái)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(guò)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(zhǎng)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(wàn)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(lái)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(duì)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(guó)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。