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全面了解配电变压器的材料及其构造

一、硅钢片

在变压器中，对硅钢性能的要求主要是：

①铁损低，这是硅钢片质量的最重要指标。各国都根据铁损值划分牌号，铁损愈低，牌号愈高。

②较强磁场下磁感应强度（磁感）高，这使电机和变压器的铁心体积与重量减小，节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。

③表面光滑、平整和厚度均匀，可以提高铁心的填充系数。

④冲片性好，易于加工。

⑤表面绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。

⑥基本无磁时效。

硅钢片的分类及牌号定义

二、非晶合金铁心

非晶合金材料是20世纪70年代问世的一种新型合金材料，它采用国际先进的超急冷技术将液态金属以106℃/S冷却速度直接冷却形成厚度0.02～0.03mm的固体薄带，在它还没来得及结晶时就已经固化。该合金材料与玻璃类似呈不规则原子排列，没有金属表征的晶体结构，它的基础元素为铁（Fe）、镍（Ni）、钴（Co）、硅（Si）、硼（B）、碳（C）等。其材料具有以下优点：

a)非晶合金材料不存在晶体结构，是一种各向同性的软磁材料；磁化功率小，具有良好的温度稳定性。由于非晶合金为无取向材料，故可以采用直接缝，使制造铁心的工艺比较简单；树上鸟教育电气设计视频教程

b)不存在阻碍磁畴移动的结构缺陷，磁滞损耗要比硅钢片小；

c)带材的厚度极薄，只有0.02～0.03㎜，是硅钢片的1/10左右。

d)电阻率高，约为取向硅钢片的3倍；非晶合金材料的涡流损耗大大降低，因此单位损耗约为取向硅钢片的20％～30％；

e)退火温度低，约为取向硅钢片的1/2；非晶合金铁心空载性能优越，采用非晶合金铁心制造的变压器其空载损耗较常规变压器下降70～80%，空载电流下降50%以上，节能效果突出，目前电网公司在国家节能减排降低网络线损的目的下，国家电网和南方电网从2012年开始均大力提高了非晶合金变压器的采购比例，目前基本上非晶合金配变采购占比已达50%以上。

非晶合金变压器也存在以下几个缺点：

1）饱和磁密低，非晶合金铁心的饱和磁密

通常在1.56T左右，较常规硅钢片1.9T的饱和磁密相差20%左右，故其变压器设计磁密也同样需要下降20%，非晶合金油变的设计磁密通常在1.35T以下，非晶合金干变的设计磁密通常在1.2T以下。

2）非晶合计铁心带材受应力影响敏感，其铁心带材受到应力后，空载性能容易劣化，故在结构上要特别注意，铁心应采用悬挂方式落在支撑框架和线圈上，整体仅承受自身重力，同时，装配过程中需特别注意，铁心不能受力，要减少敲打等方式。

3）磁致伸缩较常规硅钢片大10%左右，故其噪声较难控制，这也是限制非晶合金变压器广泛推广的主要原因之一，目前，南网和国网招标中均对非晶合金变压器的噪声提出了较高要求，分为敏感区和非敏感区，并有针对性的提出了声级要求，这就要求更进一步降低铁心设计磁密。

4）非晶合金带材较薄，厚度只有0.03mm，故无法向常规硅钢片那样做成叠片形式，只能制作成卷铁心形式，故其铁心结构常规变压器厂家无法自行加工，通常需整体外购，对应于卷铁心带材的矩形截面，非晶合金变压器的线圈通常也做成矩形结构；

5）国产化程度不够，目前主要还是进口日立金属的非晶合金带材为主，正在逐步实现国产化，国内已有安泰科技和青岛云路等具备非晶合金宽带（213mm、170mm和142mm），且其性能较进口带材在稳定性上还存在一定差距。

6）最大带长限制，前期非晶合金带材最大外周带长由于退火炉尺寸的限制，其长度也受到了较大限制，不过目前已基本解决，可制作最大外周带长10m的非晶合金铁心框，可用于制造3150kVA及以下非晶合金干变和10000kVA及以下非晶合金油变。

基于非晶合金变压器的优秀节能效果，再加上国家节能减排以及一系列政策的促进，非晶合金变压器市场占有率越来越大，并且，考虑到非晶合金带材（目前为26.5元/kg）价格是常规硅钢片(30Q120或30Q130)的两倍左右，与铜差距相对较小，再考虑到电网产品的质量和招标要求，故，非晶合金变压器通常采用铜导体。与常规硅钢片相比，非晶合金变压器成本主要差距如下：

1）由于采用卷铁心结构，故变压器铁心型式宜采用三相五柱结构，这样可以减少单框铁心重量，减低装配难度，三相五柱结构和三相三柱结构从成本上各有优劣，目前大部分厂家采用三相五柱结构。

2）由于心柱截面为矩形，故为了保持绝缘距离上的一致，高低压线圈也对应的制造成矩形结构。

3）由于铁心设计磁密较常规硅钢片变压器低约25%，且其铁心叠片系数大约在0.87左右，较常规硅钢片的0.97要低许多，故其设计截面积需要较常规硅钢片变压器要大25%以上，对应的其高低压线圈周长也要随之增加，同时，还需要考虑高低压线圈线匝长度的增加，若要保证线圈的负载损耗不发生变化，其导线截面积则需要对应的有所增加，故，非晶合金变压器的铜用量较常规变压器要多约20%。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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