非晶合金干式变压器的特点及性能分析

非晶合金干式变压器的特点及性能分析

摘要：随着我国经济发展水平的提高，我国开始提高节能生活的要求，在这种

背景下，而用非晶合金作为铁心的干式变压器逐渐取代传统的变压器，成为电力

行业节能的首选。该文从非晶合金的介绍出发，对非晶合金的特点和安全性进行

叙述，最后阐述了非晶合金干式变压器需要改进的几个问题，这对于我国电力行

业的进步和发展有重要的作用，同时也对我国实现节能减排有重要的现实意义。

关键词：非晶合金；干式变压器；特点；性能

1 关于非晶合金的介绍

1. 1 非晶合金简介

非晶合金是将铁、碳、硅、硼等材料熔化后采用超急冷凝固的方法，将液态

合金凝固时晶体中的原子来不及采取有序的方式排列结晶，使得得到的固态合金

没有晶格和晶界，从而得到的非晶合金。这种非晶合金的制作工艺简单，还具

有许多优异的性能，从80 年代开始就成为国内外材料科学界重点关注和研发的

对象。目前，非晶合金主要分为铁镍基非晶合金、铁基非晶合金和钴基非晶合金等。

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2 非晶合金的特性

非晶合金是一种新型的具有软磁性能的材料，其磁化功率小且单位耗损较低，由于它没有晶界和晶格，使得它的温度稳定性较高；同时非晶合金是一种无取向

的材料，使得它的制作工艺较简单且性能优异；以硅钢片为铁心材料制作的伸缩

度远远低于非晶合金，因此，在生产中，应该采取有效的措施，防止产生较大

的噪声；非晶合金的硬度较大，在非晶合金的加工的过程中，切剪相对硅钢片来

说难度大大增加了，因此，在产品加工时应该尽量减少非晶合金的切剪；另外，

非晶合金受到机械应力的影响较大，机械应力容易改变非晶合金的磁性，因此，

在设计采用非晶合金制造变压器时，应该尽量减少铁心受到的机械应力，从而减

少非晶合金受到的影响。

2 干式变压器的分类和特点

2.1 干式变压器的分类

干式变压器对于安全的要求很高，它的铁心一般不会放在液体中，对于一些

电压较低、容量较小的变压器，为了制造过程的便利和日后维护，也常常将它做

成干式变压器。干式变压器一般分为三种，即密闭式变压器、开启式变压器和塑

封式变压器。

2.1.1 密闭式变压器

密闭式变压器即将变压器用一个外壳封起来，使其与外界断绝联系，这样的

变压器往往在一些外界环境较恶劣的位置比较常见。密闭式变压器的内部往往充

入六氟化硫气体，该气体属于惰性气体，具有良好的热稳定性，它的散热能力和

绝缘性都比空气好得多，这就有效解决了密闭式变压器内部容易发生故障的问题。

2.1.2 开启式变压器

开启式变压器是目前使用最广、最常见的一种类型，整个变压器与空气相连通，它的结构比较简单，这种类型的变压器比较适用于一些需求电压比较小、容

量比较低的工程，在一些空气比较干燥洁净的环境中比较常见。该变压器主要由

空气散热，但是空气承受电压冲击的能力相对较弱，因此，在使用的过程中应该

与电压高的线路隔开，避免受到高强度电压的影响。

2.1.3 塑封式变压器

塑封式变压器即采用一些绝缘的材料将变压器封起来的形式，在实际生产中，主要采用环氧树脂等一些树脂和玻璃纤维将线圈包起来，这样做成的变压器具有

良好的绝缘能力和强度，同时不会受到环境中灰尘等外界因素的影响，便于日后

的保养维护工作。另外，该变压器具有优良的防火防水能力，且结构简单、便于

生产。

2.2 非晶合金干式变压器的特点

由于非晶合金干式变压器采用非晶合金的材料制作而成，该材料在使用时损

耗很低，在作为变压器的铁心时，不易被慢慢消耗掉，这就大大降低了日后的维

护次数。同时，这种较低的负载损耗的特点，大大节约了能源的使用，提高了用

电的效率。另外，使用非晶合金制造的变压器在运行时温度较低，又具有较高的

绝缘性，这就大大延长了变压器的使用寿命，同时又降低了损耗，对于保护环境

也有一定的现实意义。

3 非晶合金干式变压器的安全性

非晶合金具有很特殊的性能，在作为干式变压器的制作材料时常常采用高低

压线圈的矩形结构，相比传统的圆形线圈的结构，矩形线圈结构的受力没有那么

均匀，同时非晶合金受到的机械应力会大大增加。因此，在非晶合金干式变压器

的生产过程中，高压线圈常常采用塑性封闭的刚体结构，这样铁心就不会受到机

械应力的作用，同时还可以承受铁心的重量和电路短路时产生的轴向电动力。这

样采用非晶合金材料研发的干式变压器的运行情况比传统的更加安全，同时也因

它的安全性而在实际中得到了更广泛的应用，并有很多企业应用了这种干式变压

器取得了很好的效果。采用刚体结构的非晶合金干式变压器具有很高的机械强度，能够承受很大的机械应力，满足生产的要求，因此，非晶合金干式变压器与传统

的干式变压器相比，结构上存在较大的差异，由此带来的安全隐患也可以通过采

取合适有效的措施来清除。从以往非晶合金干式变压器在国内外的应用中可以确定，非晶合金干式变压器的安全已经得到保障，可以在生产中广泛使用。

4 非晶合金干式变压器中需要改进的几个问题

随着我国电力行业的发展和进步，对变压器的要求也逐渐变高，而非晶合金

干式变压器的出现大大推动了我国电力行业的发展。因此，研究我国非晶合金干

式变压器中存在的问题有重要的现实意义，而在我国非晶合金干式变压器的应用

中主要存在以下三个问题，即噪声带来的影响、变电器的容量小和成本高。

4 .1 噪声带来的影响

自从我国开始研发非晶合金干式变压器以来，我国的电力行业得到了发展，

但非晶合金材料特性带来的噪声一直是影响最大的问题。由于我国对非晶合金干

式变压器的研究不断加深，干式变压器工艺水平的提高，非晶合金带来的噪声问

题也逐渐得到有效的控制，但还离最佳有一点的距离，因此，进一步加大对非晶

合金干式变压器中噪声的研究已为发展所需，这对非晶合金干式变压器的发展也

有一定的现实意义。

4.2 容量小

非晶合金材料的体积有限，而受到变压器本身结构的限制，使得非晶合金变

压器的容量受到了限制，完全满足不了生活的需求，目前世界上最大容量的非晶

合金变压器是5 000 kVA，而如何研制更大容量的非晶合金干式变压器成为了非

晶合金变压器发展与进步的主要因素之一。

4.3 成本高

非晶合金干式变压器的制作材料的成本较高，同时制造一个非晶合金干式变