1 概述  

變壓器是根據電磁原理而制造的一種輸變電設備，導磁磁路系統是變壓器的一個主要部分。導磁材料的性能直接影響變壓器的技術經濟指標。本文介紹的是用非晶合金作為導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%，節能效果明顯。  

在電力系統中，發、供、用電過程的電能損耗主要包括線路損耗和變壓器損耗兩大部分。整個線路除有一定數量的輸電變壓器外，還有運行在電力系統末端的配電變壓器，其總數量和總容量所占的比例很大，為配電網中不可缺少的主要設備，分布面非常廣泛。目前國家還在不斷進行電網建設和改造，如果所有配電變都能采用非晶合金鐵心變壓器，那么既可為國家節約大量能源，又會取得顯著的環保效益。  

2 設計思路  

非晶合金鐵心配電變壓器的最大優點是，空載損耗值特低。最終能否確保空載損耗值，是整個設計過程中所要考慮的核心問題。當在產品結構布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數。除此設計思路外，還須遵循以下三點要求：  

(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產品設計時，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，所以其疊片系數也只能達到82%～86%。  

(3)為了使用戶能獲得免維護或少維護的好處，現把非晶合金配電變壓器的產品，都設計成全密封式結構。  

3 結構特點  

利用導磁性能突出的非晶合金，來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，在設計和制造中是必須保證和考慮的。主要體現在以下幾個方面：  

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規工具是難以剪切的，所以設計時應考慮減少剪切量。  

(2)非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵心填充系數較低。  

(3)非晶合金對機械應力非常敏感。結構設計時，必須避免采用以鐵心作為主承重結構件的傳統設計方案。  

(4)為了獲得優良的低損耗特性，非晶合金鐵心片必須進行退火處理。  

(5)從電氣性能上。為了減少鐵心片的剪切量，整臺產品的鐵心由四個單獨的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個繞組中的兩個卷鐵心框內，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數值上相等，因此，每一組繞組內的三次諧波磁通向量和為零。如一次側是D接法，有三次諧波電流的回路，當在感應出的二次側電壓波形上，就不會有三次諧波電壓的分量。  

根據上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結構為：鐵心，由四個單獨鐵心框在同一平面內組成三相五柱式，必須經退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護的波紋結構。  

4 性能要求  

目前廣泛采用的新S9型配電變壓器，其鐵心所采用的導磁材料通常為30Z140高導磁冷軋硅鋼片，其飽和磁密比非晶合金高，產品設計時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中的統計數據可以看出，要想節約能源，通過采用新材料的方法，來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，其年節約電能量是相當可觀的。  

以800kVA為例，△P0為1.05kW；兩種型式配電變壓器的負載損耗值是一樣的，則△Pk=0，那么，便可計算出一臺產品每年可減少的電能損耗為：  

△Ws=8760(1.05+0.62×0)=9198kW·h  

通過該種規格產品的計算可知，三相非晶合金鐵心配電變壓器系列產品的節能效果非同一般。由于油箱又設計成全密封式結構，使變壓器內的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長了產品的使用壽命，為用戶節約了維護費用。  

6 發展前景  

非晶合金變壓器若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那么，一年便可節電100億kW·h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環保產品。總之，國家在城鄉電力網系統發展與改造中，若能大量推廣采用三相非晶鐵心配電變壓器產品，其最終會獲得節能與環保兩方面的效益。