非晶合金變壓器簡介

1、非晶合金油浸式變壓器簡介一、概述 非晶合金變壓器是采用新型導(dǎo)磁材料非晶合金帶材來制作鐵心的新型高效節(jié)能變壓器。非晶合金變壓器的最突出的特點(diǎn)就是空載損耗和空載電流非常小， SH15型非晶變比用硅鋼片作為鐵心的S9型變壓器空載損耗下降70%以上，空載電流下降約80%，是目前節(jié)能效果非常好的配電變壓器。是符合國家經(jīng)委、計(jì)委頒布的中國節(jié)能技術(shù)大綱精神的理想電氣產(chǎn)品。自1982年美國通用電氣公司研制的非晶配電商業(yè)投運(yùn)以來，這二十多年來非晶變已經(jīng)在國內(nèi)、國外電網(wǎng)上普遍運(yùn)行了。二、非晶合金變壓器的發(fā)展歷程1、國外發(fā)展歷程非晶合金變壓器技術(shù)最早是由美國首先發(fā)展起來的，其主要發(fā)展歷程如下：1960年，美國加利福

2、尼亞大學(xué)在金和硅的合金中發(fā)現(xiàn)一種導(dǎo)磁的非晶合金；1974年，美國聯(lián)信公司研制出鐵基非晶合金，同年，美國通用電氣公司發(fā)現(xiàn)非晶合金具有低單位損耗特性；1978年，美國研制出10kVA非晶合金變壓器；1982年，美國通用電氣公司、美國電力研究所和帝國電力研究公司聯(lián)合研制的非晶合金變壓器投入運(yùn)行；1986年，美國通用電氣公司開始商業(yè)化批量生產(chǎn)非晶合金變壓器。目前非晶合金變壓器技術(shù)已在世界上許多國家都得到應(yīng)用和發(fā)展，在瑞士、英國、西班牙、加拿大、日本、印度、菲律賓、臺(tái)灣等國家和地區(qū)都有非晶變制造廠。2、國內(nèi)發(fā)展歷程我國非晶合金變壓器技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展相對較晚，1985才開始非晶合金變壓器的研制工作，但近幾年

3、來發(fā)展相對較為迅速，主要發(fā)展歷程如下：1985年，上海變壓器廠引進(jìn)國外非晶合金鐵心，裝配完成一臺(tái)30kVA的非晶合金變壓器，同年，上海鋼鐵研究所研制出100kVA的三相疊片式非晶合金變壓器；19911995年，國內(nèi)聯(lián)合了上海變壓器廠、天津變壓器總廠、北京變壓器二廠、保定變壓器廠、遼陽變壓器廠和佛山變壓器廠6家生產(chǎn)廠，試制完成額定容量為160、200、315kVA和500kVA 等4種規(guī)格的樣機(jī)6臺(tái)；1998年，上海置信電氣股份有限公司率先從美國通用電氣公司引進(jìn)了非晶合金變壓器生產(chǎn)技術(shù)，并擁有生產(chǎn)非晶合金鐵心的工藝設(shè)備，正式開始了非晶合金變壓器規(guī)?；a(chǎn)時(shí)代。我國的非晶變市場是從2006年開始急

4、速升溫，從最早的十幾家生產(chǎn)廠經(jīng)過08、09年的擴(kuò)張，到2010年，目前市場已有一百多家生產(chǎn)非晶變的廠家，其中具備規(guī)模生產(chǎn)能力的將近有二十家。三、非晶合金變壓器主要分類 按照非晶合金變壓器的結(jié)構(gòu)組成、功能特點(diǎn)以及適用領(lǐng)域，目前非晶合金變壓器主要分類如下：三相油浸式非晶合金變壓器、單相油浸式非晶合金變壓器、地埋式非晶合金變壓器、非晶合金路燈變壓器、箱式非晶合金變壓器、干式非晶合金變壓器、風(fēng)力發(fā)電用非晶合金變壓器、光伏發(fā)電用非晶合金變壓器等等。四、正常使用條件 海拔不超過 1000m 戶內(nèi)或戶外 最高環(huán)境氣溫度 +40 最高日平均溫度 +30 最高年平均溫度 +20 最低氣溫 -25 地震烈度：8度

5、 污穢等級(jí)：級(jí) 根據(jù)用戶要求可提供在特殊使用條件下運(yùn)行的變壓器。（海撥超過1000m高的每超過100m其額定短時(shí)外施耐壓值將提高1%，因此絕緣距離也將隨著海撥高度的增加而增大，這樣就會(huì)相應(yīng)的增加制造成本。而在地震高發(fā)區(qū)或嚴(yán)重污穢的地方，因?yàn)橐黾右恍┨厥馓幚?，也?huì)因此增加制造成本。）五、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)a. GB 1094.1-1996 電力變壓器 第1部分：總則b. GB 1094.2-1996 電力變壓器 第2部分：溫升c. GB 1094.3-2003 電力變壓器 第3部分：絕緣水平、絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙d. GB 1094.5-2008 電力變壓器 第5部分：承受短路的能力e. JB/T

6、10318-2002 油浸式非晶合金鐵心配電變壓器技術(shù)參數(shù)和要求f. GB /T 6451-2008 油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求g. JB/T 10088-2004 6kV-500kV級(jí)電力變壓器聲級(jí)六、型號(hào)含義S（B）H 15 M / 電壓等級(jí)（kV） 額定容量（kVA） 密封式油箱 性能水平代號(hào) 非晶合金鐵心 箔式繞組三相（注：D表示單相，B箔式繞組只是低壓繞組并且只在100kVA及以上容量才有，2500kVA及以下的高低壓繞組均為線繞。15為性能水平代號(hào)，現(xiàn)在非晶變的國家標(biāo)準(zhǔn)只有15型的，如用戶要求要16型的，那就要在15型的基礎(chǔ)上再降低10%的空載損耗，這樣就必須增加相應(yīng)的制造成本

7、。電壓等級(jí)可以為10/0.4（kV） 也可以是10.5/0.4或者6.3/0.4（kV），但要在合同上明確規(guī)定。另外一個(gè)簽合同時(shí)要注明聯(lián)接組別，非晶變一般采用Dyn11接法。）七、非晶合金材料非晶合金是一種新型節(jié)能材料，它是以鐵、硼、硅、鈷和碳等元素為原料，用急速冷卻等特殊工藝使內(nèi)部原子呈現(xiàn)無序化排列的合金。非晶合金帶材生產(chǎn)時(shí)，在鐵、鈷、鎳、鉻等金屬中添加硅、硼、碳等非金屬，將1400高溫下一定比例的鐵、硅、硼等混合熱熔液，以相當(dāng)于每秒鐘冷卻一百萬攝氏度的高速冷卻，冷卻速度為105107K/s，冷卻底盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度約為30m/s，從溶液到薄帶成品一次成形。由于高速旋轉(zhuǎn)和冷卻時(shí)的高溫驟降，合金箔的

8、原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)無序排列，類似于玻璃，不存在通常金屬合金所表征的晶體結(jié)構(gòu)，故稱其為“非晶合金”。 采用非晶合金帶材制造的變壓器的空載損耗和空載電流非常低，可減少CO、SO、NOx等有害氣體的排放，它也被稱為二十一世紀(jì)的“綠色材料”。1、非晶合金帶材的產(chǎn)業(yè)情況：世界上現(xiàn)只有兩家公司能批量生產(chǎn)非晶合金帶材，一家是日本日立金屬公司，另一家是中國的安泰科技公司。美國曾是世界上最大的非晶合金材料制造商，霍尼韋爾（Honeywell）公司是最早擁有非晶材料制造的平板流技術(shù)專利，年生產(chǎn)能力達(dá)3萬噸以上的，2003年被日本日立金屬公司收購。日立公司經(jīng)過2008年擴(kuò)產(chǎn)后，現(xiàn)年生產(chǎn)能力達(dá)到8萬噸。而安泰科技公司經(jīng)過2

9、009和2010年兩條萬噸級(jí)的生產(chǎn)線投產(chǎn)后，現(xiàn)具備年產(chǎn)4萬噸的產(chǎn)能，但帶材質(zhì)量還不是太穩(wěn)定，只能做142mm片寬的帶材。2、非晶合金帶材的特性：非晶合金帶材主要有鐵基、鐵鎳基、鈷基三大類，用于非晶合金變壓器是鐵基非晶合金，它有以下幾個(gè)特性：（1）非晶合金沒有晶格和晶界存在，因此，其磁化功率小，并具有良好的溫度穩(wěn)定性。由于非晶合金為無取向材料，故可采用直接縫，且不用分級(jí)，使制造鐵心的工藝比較簡單。（2）非晶合金帶材的厚度為0.020.03mm，是硅鋼片的十分之一左右。因此渦流損耗大大降低。其表面不太平整，電阻率較高，單位損耗僅為硅鋼片的20%30%。（3）非晶合金帶材的硬度約是硅鋼片的5倍，加工

10、剪切比較困難。而且脆性較大，常溫下進(jìn)行切割，邊緣容易出現(xiàn)碎裂、變形和起層現(xiàn)象。因此非晶合金帶材在加工時(shí)，先局部加高溫，再用特殊的刀具進(jìn)行切割。（4）非晶合金對機(jī)械應(yīng)力非常敏感。生產(chǎn)過程中的壓、拉、彎、打等應(yīng)力都會(huì)影響其磁性能，這些施加到鐵心的應(yīng)力會(huì)增大產(chǎn)品的空載損耗和噪音，一般會(huì)增加20%200%。因此，在非晶變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取特殊的緊固措施，以減少鐵心受力；另外避免采用以鐵心作為主支承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；在整個(gè)生產(chǎn)制造過程中也應(yīng)盡量輕拿輕放減少鐵心受力。（5）非晶合金的磁致伸縮程度比硅鋼片高約10%，這直接影響到非晶合金變壓器產(chǎn)品的噪音水平，普通非晶變會(huì)比同容量的硅鋼片變壓器高58分貝。在設(shè)計(jì)和

11、生產(chǎn)過程中，不宜過度夾緊，否則將增大變壓器的噪聲。八、非晶合金變壓器的生產(chǎn)工藝流程鐵芯：外購檢測驗(yàn)收存放待用絕緣：紙板下料沖剪機(jī)械加工手工裝配送線圈車間和裝配車間線圈： 低壓線圈繞制高壓線圈繞制線圈整形線圈干燥送裝配車間器身裝配： 線圈和鐵芯插裝器身絕緣裝配引線裝配半成品試驗(yàn)（測直流電阻、變比、開關(guān)連接組別等）油箱：外購清洗送裝配車間總裝：器身干燥處理器身整理真空注油裝外部零件 補(bǔ)油試漏靜放成品試驗(yàn)包裝出廠九、非晶變的性能特點(diǎn) 1鐵心的導(dǎo)磁材料采用非晶合金。由于非晶合金不存在晶體結(jié)構(gòu)并具有軟磁特性，磁滯回線的面積很狹窄，磁化功率小，電阻率高，渦流損耗小，所以采用此材料制造的變壓器的空載損耗和空

12、載電流非常低。 2由于非晶合金比較脆、飽和磁通密度較低（約1.5T），所以非晶合金鐵心的額定磁通密度一般為（1.31.4T）比冷軋硅鋼片（1.61.7T）低。變壓器鐵心采用非晶合金帶材一般卷制成三相五柱式結(jié)構(gòu)，使變壓器的高度比三相三柱的低。鐵心截面為矩形，其下軛可以打開便于線圈的套裝。當(dāng)然由于非晶合金帶材的厚度為0.02mm0.03mm，只有硅鋼片的1/10左右，非常薄、脆，并且對機(jī)械應(yīng)力很敏感，因此裝配時(shí)要注意輕拿輕放，避免因?yàn)檫^多的外力而增加產(chǎn)品的空載損耗和噪音。 3低壓繞組除小容量（160kVA以下）采用銅導(dǎo)線以外，一般采用銅箔繞制的圓筒式結(jié)構(gòu)；高壓繞組采用多層圓筒式結(jié)構(gòu)，使繞組的安匝分

13、布平衡，漏磁小。高、低壓繞組采用導(dǎo)線張力裝置一起繞制成矩形線圈，并通過熱壓整形將線圈固化成一整體，以增強(qiáng)繞組的機(jī)械強(qiáng)度和抗短路的能力。 4器身裝配、油箱結(jié)構(gòu)、保護(hù)裝置等采用不吊心結(jié)構(gòu)，并采用真空于燥、真空濾油和注油的工藝，采用全密封油箱，沒有儲(chǔ)油柜等結(jié)構(gòu)。 5 SH15非晶變的負(fù)載損耗與S9系列常規(guī)油變的負(fù)載損耗相同，空載損耗非晶變SH15系列比S9系列下降70左右；空載電流非晶變SH15系列比S9系列下降80左右。6非晶變聯(lián)結(jié)組采用Dyn11接法，減少了諧波對電網(wǎng)的影響，改善了供電質(zhì)量。由于非晶變的鐵心都是四框五柱式結(jié)構(gòu)，在Yyn0結(jié)線的狀態(tài)下，三相不平衡負(fù)載電流會(huì)引起三相電壓的嚴(yán)重衡。 7

14、 由于非晶變采用全密封結(jié)構(gòu)，絕緣油和絕緣介質(zhì)不與空氣接觸，在正常運(yùn)行下不需要換油，這就大大降低了變壓器維護(hù)成本和延長了使用壽命。并且可在潮濕的環(huán)境中運(yùn)行，是城市和農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中理想的配電設(shè)備。 8雖然非晶合金變壓器的有效成本比S9型平均上升了20%以上，其售價(jià)比S9型約高30%以上，但其比S9型同容量的變壓器其空載損耗降低75%以上，年運(yùn)行成本平均降低30%，通過年電能損耗，年電能損耗成本，年節(jié)電費(fèi)的計(jì)算，一般在三到四年內(nèi)可以收回它相對于硅鋼片鐵心變壓器所增加的投資成本。十、發(fā)展前景變壓器是輸變電中的損耗大戶，在配電網(wǎng)損耗中變壓器損耗約占30%60%，其中空載損耗約占變壓器損耗的50%80%，

15、因此推廣高效節(jié)能的變壓器是電網(wǎng)節(jié)能的重要途徑。在配電網(wǎng)和新能源領(lǐng)域，預(yù)計(jì)末來10年非晶合金變壓器的總需求量將達(dá)12.7億kVA，按每臺(tái)315kVA計(jì)算約403臺(tái)，市場規(guī)模達(dá)1613億元。而09年非晶合金變壓器市場規(guī)模才約17億元，可以預(yù)見未來非晶合金變壓器市場空間巨大，前景廣闊。從2000年開始國內(nèi)已可以批量生產(chǎn)非晶合金變壓器了，但國家電網(wǎng)一直沒有大力推廣，主要是考慮上游原材料（即非晶合金帶材）供給不足，價(jià)格高；而且行業(yè)的壟斷利潤是被外資企業(yè)（日本日立金屬公司）獲取。目前我國安泰科技公司的非晶合金帶材已量產(chǎn)成功，產(chǎn)能4萬噸/年，打破了日立金屬的壟斷地位。隨著安泰科技公司的產(chǎn)能釋放，非晶合金帶材

16、的供給瓶頸以及核心技術(shù)被國外壟斷的問題都將解決，這大大有利于推廣非晶合金變壓器。此外，我國2004年、2006年、2010年先后出臺(tái)了一些政策法規(guī)及強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)節(jié)能減排工作，也使各省市政府職能部門及電力企業(yè)充分認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)節(jié)能減排工作的重要性和緊迫性，加強(qiáng)了高效節(jié)能變壓器的推廣力度。非晶合金變壓器屬高新技術(shù)，綠色環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品，國家已將非晶變列為“十一.五”期間重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。附：S9、S11型系列配電變壓器與SH15非晶合金變壓器的性能參數(shù)比較 容量 KVA空載損耗（鐵損）W負(fù)載損耗（銅損）W空載電流 %短路阻抗 %SH15S11S9S9、S11、SH15SH15S11S930331001306001.702.802.804.0 50431301708701.302.502.50635015020010401.202.402.40806018025012501.102.202.201007520029015001.002.102.101258524034018000.902.002.0016010028040022000.701.901.9020012034048026000.701.801.80250140