I前言

    在我国节约型社会的建设中，随着电力事业的 发展及城农电网的建设与改造的不断深入，广大电 力用户对节能型变压器的要求越来越高。为了加快 产品的更新换代，提高节能水平，满足市场的需求， 目前全国各地的变压器生产企业加大了对非晶合金 变压器的生产力度。笔者将根据多年的工作经验，对 非晶合金铁心变压器的设计和生产中的相关问题进 行分析论述，以供同行借鉴参考。

2非晶合金材料

    非晶合金材料是一种新型节能材料，其主要是 以铁、镍、钴、铬和锰等金属为合金基，并加入少量的 硼、碳、硅和磷等非金属元素制成的。它具有良好的 铁磁性。 非晶合金铁心材料对机械应力非常敏感，无论 是张应力还是弯曲应力都会影响其磁性能，所以，铁 心的损耗会随着铁心材料所受压力的增大而增加。 这需要在器身结构设计中加以充分考虑。 在加工方面，非晶合金材料采用快速急冷凝固 生产工艺，其物理状态表现为金属原子呈无序非晶 体排列，它与硅钢的晶体结构xx不同，这更有利于被磁化和去磁。加工成的非晶合金铁心带材厚度仅 0．025ram，这种新材料用于变压器铁心磁化过程相 当容易，从而大幅度降低变压器的空载损耗。不过其 磁通饱和值较硅钢材料低(1．57~1．59T)，故非晶合 金铁心在设计磁通密度时一般在 1．3-1．35T之间取 值较理想。

3非晶合金铁心变压器的结构及特点

    3．1 铁心结构 非晶合金带材的加工工艺复杂，目前带材规格 只有 142mm、170ram和 213ram三种宽度且材质硬 而脆，难以剪切，加工困难 ，因此非晶合金铁心均采 用长方形截面。从结构形式上看，将下铁轭部分设计 成有交错搭接布置接缝的开El单卷卷铁心结构，用 于非晶合金变压器铁心结构，其主要有三相五柱(如 图 1)和三相平面式卷铁心(如图2)两种。其中采用 三相五柱式较为普遍，通常 10kV、50okVA及以下的小型配变采用四框五柱结构，容量较大时由于受到 非晶合金带材宽度的限制，一般采用 8个卷铁心分 前后两排叠放在一起，形成较大截面积的铁心结构。 采用这种叠放结构，可使非晶合金铁心三相配电变 压器单台容量达到 2 500kVA。在非晶变压器设计 中，非晶带材铁心的叠片系数取 0．82～0．86，而空载 损耗工艺系数一般取 1．4左右较为合适。在铁心叠 加处，厚度系数国内大致有 1．25和 1．18两种。其值 应与非晶合金铁心生产厂家确定。 3．2 绕组 非晶合金变压器的铁心采用方形截面，因此非 晶合金变压器的高低压绕组也相应的采用长方形 (如图3)。在设计中应合理选择方形绕组的长宽比， 以使导线平均匝长与非晶合金铁心重量{zy}化 ，发 达地区绕组导线一般选用漆包扁铜线或铜箔来加 工非晶合金变压器绕组的结构形式基本同于普通 S9或S11型绕组的相同，即高压采用多层圆筒式， 低压采用双层、四层圆筒式或箔式绕组结构。在国 内，考虑到非晶合金铁心变压器绕组高次谐波等原 因，联结组别一般采用 Dynl1居多，即高压绕组为 D联结，低压绕组为 YN联结，从而对改善高低绕组 电压波形，降低电力网垃圾都起到很好的作用。 非晶合金铁心变压器的高低压绕组均为方形绕 组，在绕制中及绕制成形后要发生胀包现象，因此从 设计上应对高低压绕组的尺寸确定合理的偏差，必 须确保相同装配间隙和有效绝缘尺寸。厂家一般的 做法是用成形机压装绕组的长轴面以保证相间距 离，而把胀出的尺寸赶到非相问方向上去，这样非相 间方向上的辐向尺寸就大。但究竟放大多少，各厂家 是不同的，这就需根据 自身情况经实践来确定。 方形绕组绕完后有胀力存在，装配及装配完工 后可能在绕组层间出现离层而影响装配质量，为避 免这种线匝离层后串匝及位置变化，绕组的层间一 律使用双面点胶纸，经加压 、加热、压装后形成一个 整体，保证相间尺寸不发生变形。 3．3 绝缘结构 非晶合金铁心变压器的高低压绕组是矩形绕 组，因为绕组在加工完成后加热整形过程中，点胶纸 能够有效地保证整形尺寸不发生回弹，所以绕组层 问绝缘较常用 0．08双面点胶纸。 绕组的一、二次之间的主空油道绝缘及高压、低 压层间油道绝缘一般采用绝缘纸板条(木条)粘在点 胶纸上的形式，并按设计要求确定其大小尺寸。 绕组端绝缘一般采用0．5或 1．0纸板条制作，在 绕组绕制过程中用胶带粘在绕组导线上，用以降低 绕组的辐向裕度。其它方面形式基本同于普通S9或 S1 1型绕组结构的绝缘形式。

4生产非晶合金铁心变压器的技术难点及相 应工艺保证措施

    (1)非晶合金铁心材料对压力、撞击及弯折等有 非常的敏感性。在受到压力、撞击及弯折后其空载损 耗增加，同时很容易出现断裂和掉渣等现象，从而可 能引发变压器绝缘故障。因此，要求在操作及搬运过 程中做到轻拿轻放，避免出现撞击受压现象。特别是 对铁轭的交措接缝处，进行挑直及在绕组套装后弯 折回复原状过程中必须精心操作。同时在整个操作 过程中还要做到用干净布料或绝缘纸遮盖在绕组及 绝缘的上端，以防止铁心片产生的粉末掉入线匝内。 再有为防止下轭交错缝处非晶合金片在以后的过程 中可能掉落粉末，在装配夹件及夹件绝缘之前，须对 交错接缝部位的两侧面涂刷绝缘漆进行封闭化处 理。 (2)非晶合金变压器铁心形式虽然可视为卷铁心，但是，为了方便地套装绕组，已将其下轭部分设 计成对缝多层交错叠装形式。为何非要将接缝部位 布置在下铁轭部位，而不能布置在上铁轭部位呢?其 理由主要是非晶合金铁心在变压器装配坚固后仍能 处于悬挂形式，避免非晶合金铁心受到较大的坚固 压力而出现损耗增大继续掉落金属粉末的缺陷。 在这里存在一个关键的问题是前面已提到的非 晶合金铁心的下轭是可拆起的，也就是非晶片是活 片，极易受到损伤，装配后不能承受压力。因此，把这 部分布置到下面去，在变压器器身装配完毕后，整体 器身还需要翻转 180。，不能发生碰撞和扭曲现象。 一般较小规格产品可以直接用吊车翻转。产品规格 较大些时，使用吊车翻转就很不方便，必须使用专用 翻转台翻转才能保证质量。 (3)根据非晶合金铁心所特有的压敏性，对夹件 结构提出了特殊的要求。既要求夹件对铁心起到夹 持作用外，还要有防护作用。因此其夹件结构较特 殊，与S9或 S11变压器夹件结构xx不同。在设计 中应做到在铁轭两侧及顶部或下部，以及在边柱两 侧面均应有绝缘板进行绝缘，外面要有钢板夹件在 结构件进行保护。在产品的设计上要体现出相应的 措施。

5结束语

    非晶合金铁心变压器空载损耗低，节能、环保优势明显。根据中国电力发展相关数据统计，2004年 度，我国配电变压器产量为2．4亿kVA，如果30％使 用非晶合金铁心变压器，可节约电能 11．4亿kWh， 减少燃煤发电有害气体排放 11 000t，同时在节约能 源、降低线损方面效果明显。SH15非晶合金铁心变 与S11配变空载损耗对比如表 1所示。 通过上表 S11型和 SH15型配电变压器空载性 能对比可以看出，非晶合金铁心变压器的空载损耗 节约 60％以上。 通过对非晶合金铁心变压器的运行成本、有效 材料成本及投资回收期等方面进行分析可以得出如 下的结论： (1)非晶合金铁心变压器与 S11型变压器相比， 其年运行成本平均降低 23％。 (2)SH15型非晶合金铁心变压器仅通过其节约 电费，就可以用4年多时间收回投资差值； (3)SH15型非晶合金铁心变压器在设计结构 上、加工工艺上均采取了先进的技术措施，具有较高 的可靠性，xx可以满足用户的需求。