劉康生 蔣瑞蘭

摘要：非晶合金鐵心變壓器是用非晶合金制作而成，比普通變壓器的能耗小，是較為理想的變壓器。但是它的磁通密度低，機(jī)械應(yīng)力敏感，工作期間可能導(dǎo)致空載損耗增大。本文研究了非晶合金鐵心變壓器的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：非晶合金 電力變壓器 節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0101-01

變壓器是利用電磁感應(yīng)將一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓的交流電能。它的主要部分是鐵心、繞組、絕緣、外殼等。鐵心、繞組、絕緣、外殼和其他組件的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致變壓器的容量、電壓的不同。普通變壓器鐵心一般用硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避免片間短路。

非晶合金鐵心變壓器的鐵心是用非晶合金制作而成，比硅鋼片變壓器的空載損耗下降約75％，空載電流下降約80％[1]。

據(jù)估計(jì)，我國(guó)變壓器的總損耗占系統(tǒng)發(fā)電量的10％左右，損耗每降低1％，每年可節(jié)約上百億度電能。降低變壓器損耗是勢(shì)在必行的節(jié)能措施。由于低損耗是電力傳輸設(shè)備的重要性能指標(biāo)之一，因此非晶合金鐵心變壓器以其顯著的低空載損耗性能倍受生產(chǎn)制造和電力用戶的關(guān)注。

1 非晶合金電力變壓器特點(diǎn)

非晶合金材料指采用快速致冷工藝加工而成的金屬材料，含鐵78%～81%、含硼13.5%、含硅3.5%～8%，另外還含微量的鎳和鈷等金屬元素[2]，它具有良好的鐵磁性。采用非晶合金材料制造成變壓器鐵心的變壓器稱為非晶合金變壓器。非晶合金變壓器具有以下特性。

（1）制造工藝簡(jiǎn)單，成材率高。非晶合金材料快速冷卻凝固成20～60μm厚的合金薄帶，該工藝比硅鋼片工藝節(jié)省了很多工序，節(jié)省損耗能量80％。而非晶合金成材率高，制造鐵心的工藝方法、設(shè)備均較簡(jiǎn)單。

（2）鐵芯損耗低，其節(jié)能效果明顯，且回收年限短。

（3）價(jià)格逐年接近硅鋼式變壓器價(jià)格。非晶變壓器將成為取代現(xiàn)有硅鋼變壓器的主要產(chǎn)品。

（4）其磁化功率小，并具有良好的溫度穩(wěn)定性。

（5）硬度高，單片厚度薄，大約是硅鋼片的1／10左右，且疊片系數(shù)低，渦流損耗大大降低。

（6）磁疇伸縮程度比硅鋼片高約10％，故不宜過度夾緊

（7）對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感，張應(yīng)力或彎曲應(yīng)力都會(huì)影響它的磁性能。

（8）飽和磁通密度較低，空載損耗很低，節(jié)能效果明顯。

（9）可有效減少CO、SOx、NOx等有害氣體的排放，降低大氣污染[3]。

2 非晶合金電力變壓器的節(jié)能分析

2.1節(jié)能性能的技術(shù)指標(biāo)

衡量變壓器節(jié)能性的主要指標(biāo)是綜合損耗。綜合損耗主要由鐵磁損耗、負(fù)載損耗、無功當(dāng)量損耗組成。變壓器的無功當(dāng)量損耗會(huì)采取補(bǔ)償措施，損耗并不大，因此可以忽略。變壓器的綜合損耗為：

式中β為負(fù)載率；Pf為額定負(fù)載損耗。從上式可以看出，負(fù)載率越高，綜合損耗越高。隨著變壓器容量的增大，節(jié)能效率也逐步提高。

2.2生產(chǎn)成本節(jié)能分析

采用非晶納米晶軟磁性材料作變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力設(shè)備的鐵芯之所以節(jié)能，除了它本身的特軟磁性、電阻小、銅耗、鐵耗、磁滯損耗大大降低使設(shè)備本身耗能少以外，還因?yàn)榉蔷Р牧虾辖鹕a(chǎn)過程的能耗低，制造工藝簡(jiǎn)單，一次成材，與生產(chǎn)硅鋼片相比，能耗要少得多。無負(fù)載損失可減少到傳統(tǒng)硅鋼變壓器的1／5左右。

2.3實(shí)際節(jié)能分析

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，1臺(tái)500kV·A的SBHl6型非晶合金變壓器運(yùn)行1年后，比S9硅鋼變壓器節(jié)約能耗達(dá)9373kW·h。其節(jié)能效果是相當(dāng)可觀的。

小容量變壓器以非晶態(tài)合金鐵心變壓器性能為優(yōu)。當(dāng)隨著容量增大，與硅鋼片鐵心的變壓器的性能接近。在鐵耗上節(jié)約的幅度與其銅耗上超出硅鋼片鐵心的變壓器的部分相抵。大容量非晶態(tài)合金鐵心變壓器的質(zhì)量與體積都超過相同容量的硅鋼片鐵心的變壓器。

2.4非晶合金電力變壓器的投資回收

非晶合金變壓器的價(jià)格比較高，投資必須考慮資金的回報(bào)率。

相對(duì)于S9型變壓器，非晶合金變壓器負(fù)載率越高，變壓器的容量越大，相對(duì)于S9變壓器的多投資回收期也越短。

3 非晶合金電力變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)

（1）由于過電壓或瞬時(shí)波動(dòng)造成的過勵(lì)磁運(yùn)行不影響其空載性能。

（2）負(fù)載不平衡時(shí)空載性能基本穩(wěn)定。

（3）過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)空載性能增大，對(duì)于重載負(fù)荷區(qū)不宜使用。

（4）能夠適應(yīng)戶外條件。

（5）傾斜時(shí)空載性能不受影響。

4 非晶合金電力變壓器的應(yīng)用

我國(guó)生產(chǎn)非晶合金變，壓器的技術(shù)成本比美、日、歐高，我國(guó)沒有自已的非晶合金變壓器的制造技術(shù)，導(dǎo)致非晶合金電力變壓器在我國(guó)的價(jià)格一直居高不下。

實(shí)際應(yīng)用表明，非晶合金變壓器的空載損耗小，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷率較低。適用于負(fù)載率較低的電力系統(tǒng)。在我國(guó)推廣非晶合金變壓器可以降低變壓器的損耗。

非晶合金變壓器的使用除具有直接的經(jīng)濟(jì)效益外，還減少了發(fā)電產(chǎn)生的廢氣、廢渣對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約了自然資源。

5 結(jié)論

非晶合金變壓器性能優(yōu)異，節(jié)能效果明顯，應(yīng)廣泛推廣應(yīng)用。在工程上應(yīng)以大容量、高負(fù)載率的采用原則來確定非晶合金變壓器的容量。應(yīng)加快非晶合金變壓器的國(guó)產(chǎn)化，降低非晶合金變壓器的價(jià)格。

參考文獻(xiàn)

[1] 惠希東，陳國(guó)良.塊體非晶合金[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2] 茅建華.非晶合金變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.

[3] 韓能霞.非晶合金鐵心變壓器的特點(diǎn)分析[J].江蘇電器，2008.