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非晶合金变压器_非晶合金变压器的结构特点

非晶合金变压器是一种低损耗、高能效的电力变压器。

非晶合金变压器是一种低损耗、高能效的电力变压器。此类变压器以铁基非晶态金属作为铁芯,由于该材料不具长程有序结构,其磁化及消磁均较一般磁性材料容易。

非晶合金变压器

因此,非晶合金变压器的铁损(即空载损耗)要比一般采用硅钢作为铁芯的传统变压器低70-80%。由于损耗降低,发电需求亦随之下降,二氧化碳等温室气体排放亦相应减少。

基于能源供应和环保的因素,非晶合金变压器在中国和印度等大型发展中国家得到大量采用。

以中印两国目前的用电量来计算,若于配电网全面采用非晶合金变压器的话,每年大约可节省25-30TWh发电量,以及减少2至3千万吨二氧化碳排放。 

 

非晶合金变压器作为一种节能的新技术配电设备,节能功效主要源自采用了一种新型的、具有优异软磁性能的材料;

铁基非晶合金及严格的设计和制造工艺非晶合金带材含铁78%-81%、含硼13.5%、含硅3.5%-8%;

另外还含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,仅为S9型硅钢变压器的20%,相对降耗达80%非晶合金变压器 符合国家产业政策和电网节能降耗的要求 。

在新农村建设和城市电网改造中,非金变压器技术在降耗方面大有可为,市场前景十分广阔。

第一、目前,我国输变电线路的线损率为7.70%,美国为6.00%,日本为3.89%。以2000年数据比较,我国高耗能配电变压器负载损耗比国际先进水平高50%-60%,空载损耗水平高90%以上。

因此,提高输变电设备效率是电力规划和节电措施中必需考虑的因素。

非晶合金变压器

第二、效益因素,我国年均生产配电变压器约2.4亿kVA,假设其中的30%改用非晶材料,年生产非晶变压器为7200万kVA,以每台变压器300kVA为例,年产非晶变压器将达24万台。

这将降低变压器空载损耗13万kW,一年可节约用电11.4亿kWh。相当节约电煤43.3万吨,减少燃煤有害气体排放1.1万吨。

刚刚通过的十一五发展规划纲要中也明确提出:到2010年,“人均国内生产总值比2000年翻一番,单位国内生产总值能源消耗降低20%左右”。

5年要减低能耗水平20%,这样的增长质量相当不易,作为电网而言,通过技术手段实现的可能性主要集中在了非晶合金变压器和变频技术上。

因此我们判断,电网为了实现20%的节能降耗目标,必将大量使用非晶合金变压器。 随我国城市及农村电网改造投资力度的加大,配电变压器的需求量仍有望保持10%-15%的增长。

以此速度推算,至2010年,如果有10%的配电变压器改用非晶材料,我国对非晶变压器的年需求量将高达3800万kVA。

为配合国家的有关节能政策,发改委、科委、国家电网的有关官员在众多场所多次明确表示;

节能降耗效果明显、总拥有成本(TOC)更低的非晶合金变压器在配电领域逐步取代传统的硅钢变压器是大势所趋。

 

非晶合金变压器设计:

非晶合金铁芯配电变压器的最大优点是,空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值,是整个设计过程中所要考虑的核心问题。

当在产品结构布置时,除要考虑非晶合金铁芯本身不受外力的作用外,同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。除此设计思路外,还须遵循以下三点要求:

1、由于非晶合金材料的饱和磁密较低,在产品设计时,额定磁通密度不宜选得太高,通常选取1.3~1.35T磁通密度便可获得较好的空载损耗值。

2、非晶合金材料的单片厚仅为0.03mm,所以其叠片系数也只能达到82%~86%。

3、为了使用户能获得免维护或少维护的好处,现把非晶合金配电变压器的产品,都设计成全密封式结构。

 

非晶合金变压器的结构特点:

利用导磁性能突出的非晶合金,来用作制造变压器的铁芯材料,最终能获得很低的损耗值。但它具有许多特性,在设计和制造中是必须保证和考虑的。主要体体现以下几个方面:

1、非晶合金片材料的硬度很高,用常规工具是难以剪切的,所以设计时应考虑减少剪切量。

2、非晶合金单片厚度极薄,材料表面也不是很平坦,则铁芯填充系数较低。

3、非晶合金对机械应力非常敏感。结构设计时,必须避免采用以铁芯作为主承重结构件的传统设计方案。

4、为了获得优良的低损耗特性,非晶合金铁芯片必须进行退火处理。

5、从电气性能上。为了减少铁芯片的剪切量,整台产品的铁芯由四个单独的铁心框并列组成,并且每相绕组是套在磁路独立的两框上。

每个框内的磁通除基波磁通外,还有三次谐波磁通的存在,一个绕组中的两个卷铁芯框内,其三次谐波磁通正好在相位上相反,数值上相等,因此,每一组绕组内的三次谐波磁通向量和为零。

如一次侧是D接法,有三次谐波电流的回路,当在感应出的二次侧电压波形上,就不会有三次谐波电压的分量。

根据上面分析,三相非晶合金配电变压器最合理的结构为:铁芯,由四个单独铁芯框在同一平面内组成三相五柱式,必须经退火处理,并带有交叉铁轭接缝,截面形状呈长方形。

绕组,为长方形截面,可单独绕制成型的,双层或多层矩形层式。油箱,为全密封免维护的波纹结构。

 

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