非晶合金干式變壓器的特點(diǎn)及性能研究

聶莉雅+李洪偉

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，我國(guó)開(kāi)始提高節(jié)能生活的要求，在這種背景下，而用非晶合金作為鐵心的干式變壓器逐漸取代傳統(tǒng)的變壓器，成為電力行業(yè)節(jié)能的首選。本文從非晶合金的介紹出發(fā)，對(duì)非晶合金的特點(diǎn)和安全性進(jìn)行敘述，最后闡述了非晶合金干式變壓器需要改進(jìn)的幾個(gè)問(wèn)題，這對(duì)于我國(guó)電力行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展有重要的作用，同時(shí)也對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵字：非晶合金；干式變壓器；特點(diǎn)；性能；

中圖分類號(hào)：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（B）-0000-00

1關(guān)于非晶合金的介紹

1.1非晶合金簡(jiǎn)介

非晶合金是將鐵、碳、硅、硼等材料熔化后采用超急冷凝固的方法，將液態(tài)合金凝固時(shí)晶體中的原子來(lái)不及采取有序的方式排列結(jié)晶，使得得到的固態(tài)合金沒(méi)有晶格和晶界，從而得到的非晶合金。這種非晶合金的制作工藝簡(jiǎn)單，還具有許多優(yōu)異的性能，從80年代開(kāi)始就成為國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)界重點(diǎn)關(guān)注和研發(fā)的對(duì)象。目前，非晶合金主要分為鐵鎳基非晶合金、鐵基非晶合金和鈷基非晶合金等。

1.2非晶合金的特性

非晶合金是一種新型的具有軟磁性能的材料，其磁化功率小且單位耗損較低，由于它沒(méi)有晶界和晶格，使得它的溫度穩(wěn)定性較高；同時(shí)非晶合金是一種無(wú)取向的材料，使得它的制作工藝較簡(jiǎn)單且性能優(yōu)異；以硅鋼片為鐵心材料制作的伸縮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于非晶合金，因此，在生產(chǎn)中，應(yīng)該采取有效的措施，防止產(chǎn)生較大的噪聲；非晶合金的硬度較大，在非晶合金的加工的過(guò)程中，切剪相對(duì)硅鋼片來(lái)說(shuō)難度大大增加了，因此，在產(chǎn)品加工時(shí)應(yīng)該盡量減少非晶合金的切剪；另外，非晶合金受到機(jī)械應(yīng)力的影響較大，機(jī)械應(yīng)力容易改變非晶合金的磁性，因此，在設(shè)計(jì)采用非晶合金制造變壓器時(shí)，應(yīng)該盡量減少鐵心受到的機(jī)械應(yīng)力，從而減少非晶合金受到的影響。

2干式變壓器的分類和特點(diǎn)

2.1干式變壓器的分類

干式變壓器對(duì)于安全的要求很高，它的鐵心一般不會(huì)放在液體中，對(duì)于一些電壓較低、容量較小的變壓器，為了制造過(guò)程的便利和日后維護(hù)，也常常將它做成干式變壓器。干式變壓器一般分為三種，即密閉式變壓器、開(kāi)啟式變壓器和塑封式變壓器。

2.1.1密閉式變壓器

密閉式變壓器即將變壓器用一個(gè)外殼封起來(lái)，使其與外界斷絕聯(lián)系，這樣的變壓器往往在一些外界環(huán)境較惡劣的位置比較常見(jiàn)。密閉式變壓器的內(nèi)部往往充入六氟化硫氣體，該氣體屬于惰性氣體，具有良好的熱穩(wěn)定性，它的散熱能力和絕緣性都比空氣好得多，這就有效解決了密閉式變壓器內(nèi)部容易發(fā)生故障的問(wèn)題。

2.1.2開(kāi)啟式變壓器

開(kāi)啟式變壓器是目前使用最廣、最常見(jiàn)的一種類型，整個(gè)變壓器與空氣相連通，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，這種類型的變壓器比較適用于一些需求電壓比較小、容量比較低的工程，在一些空氣比較干燥潔凈的環(huán)境中比較常見(jiàn)。該變壓器主要由空氣散熱，但是空氣承受電壓沖擊的能力相對(duì)較弱，因此，在使用的過(guò)程中應(yīng)該與電壓高的線路隔開(kāi)，避免受到高強(qiáng)度電壓的影響。

2.1.3塑封式變壓器

塑封式變壓器即采用一些絕緣的材料將變壓器封起來(lái)的形式，在實(shí)際生產(chǎn)中，主要采用環(huán)氧樹(shù)脂等一些樹(shù)脂和玻璃纖維將線圈包起來(lái)，這樣做成的變壓器具有良好的絕緣能力和強(qiáng)度，同時(shí)不會(huì)受到環(huán)境中灰塵等外界因素的影響，便于日后的保養(yǎng)維護(hù)工作。另外，該變壓器具有優(yōu)良的防火防水能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于生產(chǎn)。

2.2非晶合金干式變壓器的特點(diǎn)

由于非晶合金干式變壓器采用非晶合金的材料制作而成，該材料在使用時(shí)損耗很低，在作為變壓器的鐵心時(shí)，不易被慢慢消耗掉，這就大大降低了日后的維護(hù)次數(shù)。同時(shí)，這種較低的負(fù)載損耗的特點(diǎn)，大大節(jié)約了能源的使用，提高了用電的效率。另外，使用非晶合金制造的變壓器在運(yùn)行時(shí)溫度較低，又具有較高的絕緣性，這就大大延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命，同時(shí)又降低了損耗，對(duì)于保護(hù)環(huán)境也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

3非晶合金干式變壓器的安全性

非晶合金具有很特殊的性能，在作為干式變壓器的制作材料時(shí)常常采用高低壓線圈的矩形結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)的圓形線圈的結(jié)構(gòu)，矩形線圈結(jié)構(gòu)的受力沒(méi)有那么均勻，同時(shí)非晶合金受到的機(jī)械應(yīng)力會(huì)大大增加。因此，在非晶合金干式變壓器的生產(chǎn)過(guò)程中，高壓線圈常常采用塑性封閉的剛體結(jié)構(gòu)，這樣鐵心就不會(huì)受到機(jī)械應(yīng)力的作用，同時(shí)還可以承受鐵心的重量和電路短路時(shí)產(chǎn)生的軸向電動(dòng)力。這樣采用非晶合金材料研發(fā)的干式變壓器的運(yùn)行情況比傳統(tǒng)的更加安全，同時(shí)也因它的安全性而在實(shí)際中得到了更廣泛的應(yīng)用，并有很多企業(yè)應(yīng)用了這種干式變壓器取得了很好的效果。

采用剛體結(jié)構(gòu)的非晶合金干式變壓器具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受很大的機(jī)械應(yīng)力，滿足生產(chǎn)的要求，因此，非晶合金干式變壓器與傳統(tǒng)的干式變壓器相比，結(jié)構(gòu)上存在較大的差異，由此帶來(lái)的安全隱患也可以通過(guò)采取合適有效的措施來(lái)清除。從以往非晶合金干式變壓器在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用中可以確定，非晶合金干式變壓器的安全已經(jīng)得到保障，可以在生產(chǎn)中廣泛使用。

4非晶合金干式變壓器中需要改進(jìn)的幾個(gè)問(wèn)題

隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)變壓器的要求也逐漸變高，而非晶合金干式變壓器的出現(xiàn)大大推動(dòng)了我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展。因此，研究我國(guó)非晶合金干式變壓器中存在的問(wèn)題有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而在我國(guó)非晶合金干式變壓器的應(yīng)用中主要存在以下三個(gè)問(wèn)題，即噪聲帶來(lái)的影響、變電器的容量小和成本高。

4.1噪聲帶來(lái)的影響

自從我國(guó)開(kāi)始研發(fā)非晶合金干式變壓器以來(lái)，我國(guó)的電力行業(yè)得到了發(fā)展，但非晶合金材料特性帶來(lái)的噪聲一直是影響最大的問(wèn)題。由于我國(guó)對(duì)非晶合金干式變壓器的研究不斷加深，干式變壓器工藝水平的提高，非晶合金帶來(lái)的噪聲問(wèn)題也逐漸得到有效的控制，但還離最佳有一點(diǎn)的距離，因此，進(jìn)一步加大對(duì)非晶合金干式變壓器中噪聲的研究已為發(fā)展所需，這對(duì)非晶合金干式變壓器的發(fā)展也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

4.2容量小

非晶合金材料的體積有限，而受到變壓器本身結(jié)構(gòu)的限制，使得非晶合金變壓器的容量受到了限制，完全滿足不了生活的需求，目前世界上最大容量的非晶合金變壓器是5000KVA，而如何研制更大容量的非晶合金干式變壓器成為了非晶合金變壓器發(fā)展與進(jìn)步的主要因素之一。

4.3成本高

非晶合金干式變壓器的制作材料的成本較高，同時(shí)制造一個(gè)非晶合金干式變壓器還需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，企業(yè)研制的這種類型的變壓器推廣銷售的不好，將給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。另外，由于采用非晶合金作為原材料制造而成的干式變壓器是一種新型產(chǎn)品，并不為市場(chǎng)所接受，一些電力部門(mén)習(xí)慣了熟悉的變壓器類型，這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)也有一定的影響。

5結(jié)語(yǔ)

近些年，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，人們的生活水平也在不斷在提高，人們對(duì)電力的需求量和質(zhì)量的要求也在不斷提高，研究新型的干式變壓器對(duì)于我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。另外，這對(duì)于我國(guó)向節(jié)能社會(huì)的方向發(fā)展也有一定的意義，同時(shí)也響應(yīng)了政府提出的建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召。

參考文獻(xiàn)

[1]范海丹，趙勝軍.非晶合金干式變壓器經(jīng)濟(jì)性能分析[J].電氣時(shí)代.2009（09）

[2]宋天林.非晶合金變壓器發(fā)展前景探析[J].電器工業(yè).2008（06）

[3]劉燕，黎劍鋒，蔡定國(guó).非晶合金干式變壓器的特點(diǎn)及性能分析[J].電氣制造.2007（04）

[4]劉燕，唐金權(quán)，張建軍.非晶合金干式變壓器幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J].變壓器.2007（06）