摘要：非晶合金变压器，作为一种节能环保型的新技术配电设备，节能功效主要源自采用了一种新型环保型的、具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点的软磁性能的材料。非晶合金带材含铁78%-81%、含硼13.5%、含硅3.5%-8%，同时还含有微量的镍和钴等金属元素。非晶合金变压器的空载损耗非常低，比普通的硅钢片式S(B)9型变压器空载损耗下降约75%，相比硅钢片式S(B)11型变压器下降约65%，空载电流下降亦约80%，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求。
关键词：非晶合金电力变压器；优化设计
1 产品设计及产品结构
华通SH15-M非晶合金电力变压器是在吸收国内外先进工艺、技术的基础上，利用非晶合金材料制作铁心，成功研制出的一种高效、节能、环保型电力变压器，大大降低了变压器的空载电流和空载损耗。非晶合金铁心及产品外形分别见图1、图2。
1）变压器铁心是由非晶合金带材卷制的由四个“框”合并成的三相五柱式铁心。非晶合金片厚度仅0.03mm，不到常用硅钢片的1/10；在两个旁柱中流过零序磁通，使磁通不经过箱体，不产生发热的结构损耗，以降低变压器的噪声和损耗。
２）高低压线圈均为矩形的铜绕组，采取了加固措施。当线圈偶然发生短路时，能适应较大的机械应力破坏，不致于使线圈产生变形。
３）箱体采用冷轧钢板制成的片状散热器，高低压套管的上方加装防护罩，其引线无导体裸露，可用电缆接线，全绝缘保护。
４）变压器热循环油填充硅油；箱体采用全密封结构，使变压器油与大气隔绝，依靠波纹板的“涨”“缩”来保证运行中变压器油的体积变化，延缓变压器油的老化进程，减少用户对产品的维护次数。
2 产品技术特点
1）空载损耗低。由于非晶合金材质是一种具有各向同性的软磁性导磁材料，磁化功率小，电阻率高，涡流耗损小。因此，采用非晶合金材料制成的变压器铁心空载损耗及空载电流很低，其中空载损耗相比普通的硅钢片式S(B)9型变压器空载损耗下降约75%，相比硅钢片式S(B)11型变压器下降约65%，大大降低运行费用，节能效果十分显著。
2）空载电流小。这是迭片式铁心变压器无法与之相比的特点。同容量变压器相比，相比硅钢片式S(B)11型变压器，空载电流下降亦约80%。空载电流小，一是可以降低供电网络损耗；二是可以提高网络功率因数，非晶变空载时的功率因数为 0.35，是硅钢片铁心配电变压器的8倍以上；三是可以提高供电网设备的有效利用率；四是可以减少无功补偿设备的投入，节省了设备投资和运行费用。
3）绿色环保。目前我国仍以火力发电为主，污染程度高，而非晶合金变压器出色的节能性能可大大降低发电量，从而减少CO2、SO2、NO2排放量，既节约了资源，又降低了环境污染，是一种理想的绿色环保型产品。
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3 创新点
3.1 非晶合金铁心搭接工艺创新
非晶合金铁心接口处非晶合金铁片一部分以对接方式相连，另一部分以搭接方式相连。这样可以避免连接处缺口的产生，防止不必要的能量损失；非晶合金铁心接口搭接长度10～12mm，通过验证，这种搭接长度合理，让非晶合金铁心接口连接可靠，并切避免了材料的浪费；同时在搭接后用特殊胶水（3M胶水）或耐高温胶封堵，防止铁心碎片产生和减小接缝处的震动，也防止非晶碎片震动移位掉入线圈中。
3.2 非晶合金铁心装配工艺创新
由于非晶合金铁心受力容易破损，因此，设计在非晶合金铁心上设计有上夹件、下夹件，并在非晶合金铁心与上夹件、下夹件之间放入橡胶垫。上下夹件直接放在线圈端面上。此时上下夹件与非晶合金铁心之间不直接受力。可以避免因挤压而导致非晶合金铁心损坏 。
3.3 线圈外径控制
主要采取以下几种措施：
1）线圈线材选用漆包或丝包线，以防绕制矩形转弯处导线绝缘脆裂，当导线有接头时，应放在短轴方向上。
2）矩形线圈，在绕线机上安装辅助压力紧固装置，保证线与模具服贴，避免绕制成松散的椭圆形。
3）层间绝缘均由双面点胶纸组成，加热加压时能自粘固化定形。
4）绕组最外层用半干无纬玻璃粘带半叠绕一层以保证绕组表面完好及机械强度。
5）绕组四角放置撑条，低压绕组绕完后，在专用设备上采用冷加压或热整形达到要求的尺寸。
3.4 机械强度非晶合金变压器结构上与传统的硅钢片式变压器差异较大，由于非晶合金带材非常薄，厚度仅有0.02～0.03mm，受外力后容易破碎碎，并使损耗成倍增加，噪声也随之增大，严重影响性能。因此，必须保证非晶合金铁心不受外力影响。为了使铁心不受压力，铁心悬挂在绕组上，铁心只承受自身的重量，没有其他的压紧力。结构上，器身上下左右采用Ω形弯板结构的夹件装配结构，绕组和铁心由结构件支撑，并铁心两端配有橡胶垫与上下夹件进行缓冲。所以，上下夹件的承受强度成了结构设计的关键。
4 结论：
SH15-M非晶合金电力变压器经过优化设计，通过对对产品设计及制造工艺的攻关，产品样机试制成功，并已通过国家变压器质量监督检验中心的委托试验。项目产品各项技术性能符合GB 10941.1-1996《电力变压器 第1部分 总则》、GB 1094.2-1996《电力变压器 第2部分:温升》、GB 1094.3-2003 《电力变压器 第3部分:绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》、GB 1094.5-2003《电力变压器 第5部分:承受短路的能力》、GB/T 1094.10-2003《电力变压器 第10部分:声级测定》、JB/T 10318-2002《油浸式非晶合金铁心配电变压器技术参数和要求》和Q/CF 085-2012《油浸式非晶合金铁心配电变压器》标准的要求。目前，该产品已大量上市销售，市场反应良好，运行稳定、可靠,是一种性价比比较高的节能环保型电力变压器，市场前景十分可观。
参考文献：
[1]JB/T 10318-2002.油浸式非晶合金铁心配电变压器技术参数和要求[S].2002.
论文作者:王志勇1,王兴利2,王丽1,陈贤卓1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：合金论文; 铁心论文; 变压器论文; 绕组论文; 线圈论文; 硅钢论文; 电力变压器论文; 《电力设备》2017年第5期论文;