非晶合金变压器可行性报告

非晶合金变压器可行性报告

山西省电力公司电力开关厂

二00八年四月五日

非晶合金变压器可行性报告

1、非晶合金变压器的发展情况

在20世纪80年代，美国通用电气公司（GE）、美国电力研究所（EPRI）和帝国电力研究公司（ES－EERCO）联合研制了非晶合金变压器（amorphouscore transformer，AMT），到1985年底已有1000台15 kVA的非晶合金单相变压器在美国90个电力公司挂网运行。1986年起非晶合金变压器开始正式的商业化大量生产，现已能生产最高电压

35kV、最大容量2．5 MVA的非晶合金变压器。目前，在美国已有近100万台非晶合金变压器投入运行，美国每年的新装配电变压器有10％为非晶合金变压器。

我国政府也非常重视非晶合金变压器的应用。“七五”中期我国开展了非晶合金变压器的研制工作，由于受到国内非晶合金材料的材质、带宽、价格及加工设备等因素的影响，进展比较缓慢。1994年初，国家经济贸易委员会、国家计划委员会、原国家科学技术委员会、原电力部、原机械部、原冶金部等“三委三部”成立了“非晶合金变压器统一设计中国工作小组”，该小组为了与美国AlliedSignal（联信）公司合作而进行了大量的工作。1995年初，在该工作组的领导下，我国6家工厂（北京变压器二厂、天津变压器总厂、辽阳变压器厂、保定变压器厂、上海变压器厂、佛山变压器厂）分别与联信公司进行合作，由联信公司提供铁心，这些厂家制造成变压器。1995年中，前后两批样机已挂网运行。1995年8月29日，“三委三部”在北京组织召开了非晶合金变压器样机鉴定会，对6家厂家试制的160 kVA、200 kVA、315 kVA、500 kVA 4种规格6台非晶合金变压器样机进行了鉴定。鉴定委员会认为：“开发非晶合金变压器符合国家能源政策，非晶合金变压器是配电变压器的发展方向。在中国生产使用非晶合金变压器技术上是可行的”。1996年1月1日，三委三部联合签发了机重［1995］39号《关

于印发非晶合金变压器样机鉴定会鉴定意见的通知》的文件，以推广这种新产品。2006年4月，由国家发改委牵头，中国机械工业联合会与中国电器工业协会协办的“非晶合金变压器应用工作座谈会”在北京召开，非晶合金变压器再次成为关注的焦点，其显著的节能效果是使其推广的重要因素。

众所周知，变压器是输变电行业中的耗能大户。我国变压器的总损耗占系统总发电量的10%左右，如损耗每降低1%，每年可节约上百亿度电。配电变压器的损耗是线路损耗的一部分，我国的平均线损率又比一些先进工业国家高出8～9%。我国在运行的配变损耗将占发电总量的2.5%，相当于7个百万KW级发电厂发出来的电供配变的能耗。由于非晶合金变压器具有空载损耗低的特点，所以大力推广非晶合金变压器的应用对于解决我国电力供应紧张，建立节约型社会有着重要意义，是落实中央“节能减排”的有效举措。

2、非晶合金变压器的特点

2.1非晶带材制造流程简单，工艺技术含量高

用于变压器铁心材料的非晶合金，是主要以铁、镍、钴等金属为合金基，并加入少量的硼、硅等元素所制成的合金，具有良好的铁磁性。非晶态合金薄带的制造工艺与传统的硅钢片制造工艺有很大不同，硅钢片的制造过程需经过练、轧

等多道工序；而非晶合金材料是以非常快的速度由液体冷却凝固成0．027 mm厚的合金薄带，此工艺比常规硅钢片成材工艺节省了6～8道工序，节省能耗80％左右。另外，晶粒取向的硅钢片成材率低，仅40％～50％左右，而非晶合金成材率可达90％。非晶合金薄带材具有优异的软磁性能、硬度高、耐蚀性能好等特点。但因受喷出冷却成型的工艺所限，带材宽度仅为213mm，所以目前还不能制造高电压、大容量变压器铁心。

非晶合金与硅钢的主要物理性能比较如下(表一)

注：铁损测量是在50Hz的工作磁密情况下测试。

2.2铁心损耗低

变压器的空载损耗主要是由涡流损耗和磁滞损耗组成，涡流损耗与铁心材料的厚度成正比，与电阻率成反比，磁滞损耗与磁滞回线所包络的面积成正比。从上表中可以看出非晶合金带材的厚度仅为27μm，是冷轧硅钢片的1/11左右，电阻率是冷轧硅钢片的3倍左右，因此由非晶合金制成的铁心，它的涡流损耗比冷轧硅钢片制成的铁心要小很多；另外非晶合金的矫顽力小于4A/m,是冷轧硅钢片的1/7左右，非晶合金的磁滞回线所包络的面积远远小于冷轧硅钢片，因此非晶合金的磁滞损耗比冷轧硅钢片的也小很多；综上所述，非晶合金带材是一种具有优异软磁性能的材料，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%。

所以，非晶合金变压器是非常优异的低损耗节能变压器。非晶合金变压器由于损耗低，发热少，温升低，故运行性能非常稳定，SBH15系列非晶配变与我国现在推行使用的S9系列配电变压器的损耗比较见表2，表3是美国杜克电力公司对1台25 kVA、单相柱上式非晶合金变压器的测量记录。

表2：

SBH15系列非晶配变与我国S9系列配电变压器损耗比较

表3：

美国杜克电力公司25kVA非晶合金变压器测量数据

据有关资料介绍，在美国，1985年以前挂网试运行的1000台非晶合金变压器中，至今仅有7台返厂维修，且没有1台是由于铁心问题而返修的。返修的7台非晶合金变压器中，3台是由于雷电引起高压套管闪络损坏，1台是低压套管漏油，1台是由于过负荷（250％）使线圈损坏，另2台的油箱因受外力作用及箱盖锈蚀而损坏。1985年以后投运的70000台非晶合金变压器中，也没有发现1台铁心出现问题。

3、非晶合金变压器的技术经济分析

当变压器运行时，由于空载损耗和负载损耗等性能参数的不同，所以年运行能耗也不同，下面以200kVA和500kVA

两个容量规格来列表比较SBH16型非晶合金变压器与S9硅钢变压器的性能参数和年运行能耗（比较值见表4）。

表4：

非晶合金变压器节能效果比较表

注：a.假设无功当量系数取0.1kw/kVar;

b.年平均负载系数取0.35；

c.年运行时间按8760小时计算；

从表2中可以看出，一台500kVA的SBH16型非晶合金变压器运行一年后比S9硅钢变压器节约能耗约9.4千度电。

1.性价比

国家发改委为推动节能产品的应用特制定了“配电变压器能效技术经济评价导则”（DL/T985-2005标准）俗称为