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1、摘 要S7系列变压器是1980年后推出的变压器，其效率较SJSJLSLSL1系列的变压器高，其负载损耗也较高80年代中期又设计生产出S9系列变压器，空载损耗较S7系列平均降低8%，负载损耗平均降低24%非晶合金铁芯变压器SH15系列的空载损耗较S9系列降低75%左右，但其价格仅比S9系列平均高出30%，因此本文探讨了非晶合金材料特性以及非晶合金变压器的发展现状、结构特点、节能效果，描述了非晶合金变压器设计方案：（1）非晶合金变压器的电磁参数设计即磁密的选取方法，绕组联结组别的确定，电压和电流、铁心叠厚、高低压绕组匝数的计算；（2）结构参数设计即铁心尺寸及绕组轴向、辐向尺寸的计算及绝缘结构设计；
2、（3）性能设计即空载损耗及空载电流计算、负载损耗计算等。经过ansoft maxwell仿真软件验证所设计SH15-500/10-0.4非晶合金变压器的正确性。关键词：非晶合金变压器； 电磁参数设计； 结构参数设计； ansoft maxwell仿真 Design of Amorphous Alloy TransformerS7 transformer is introduced after 1980, whose efficiency and load loss are both higher than SJ, SJL, SL and so on. In the middle of 1980
3、s the S9 series transformer is designed, whose non-load loss and load loss are both lower than the S7 series transformers. The non-load loss of the amorphous alloy iron core transformer SH15 is reduced by 75% comparing the S9 series transformer, but its price is higher than S9 series. Amorphous allo
4、y material properties were introduced in this paper, so as the development of the amorphous alloy transformer status, the structure characteristics and energy-saving effect of the amorphous alloy, it also described the design method of the amorphous alloy transformer: The first, the electromagnetic
5、parameter design of the amorphous alloy transformer namely the method of choosing the flux density, the determination of winding connection group, the Calculation of the voltage and current ,the core thickness and the high and low voltage winding circle number. The second, the structural parameter d
6、esign namely the calculation of the axial, radial size of the core and winding structure and the insulation structure design. The third, performance design namely the calculation of the no-load loss and no-load current, load loss, etc. Through the ansoft maxwell simulation, the SH15-500/10-0.4 trans
7、former we design in this paper is testified correct.KEYWORDS: amorphous alloy transformer; electromagnetic parameter design; structural parameter design; ansoft maxwell simulation目 录1 绪 论1.1 本课题的研究目的及意义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
8、产企业加大了对非晶合金变压器的生产力度1。变压器是根据电磁原理而制造的一种输变电设备，导磁磁路系统是变压器的一个主要部分，导磁材料的性能直接影响变压器的技术经济指标，非晶合金变压器就是用非晶合金材料代替硅钢片制造变压器，加工成的非晶合金铁芯带材厚度仅为0.025mm这种新材料用于变压器铁芯磁化过程相当容易，并且非晶合金的饱和磁密较低一般在1.3到1.35T之间，从而大幅度降低变压器的损耗，它比现行的S9,S11系列变压器空载损耗下降达75%，空载电流下降达45%，推广应用非经合金变压器不仅有良好的节能效益，而且有环保效益。节能相当于减少发电量或少建发电厂，从而减少发电厂排放的二氧化碳、二氧化硫
9、和氮氧化物等。经过计算可知，三相非晶合金铁芯配电变压器系列产品的节能效果非同一般，由于油箱又设计成全密封式结构，使变压器内的油与外界空气不接触，防止了油的氧化，延长了使用寿命为用户节约了维护费用，因此非晶合金变压器是传统配电变压器理想的更新换代产品。目前国家还在不断进行电网建设和改造，如果所有配电变都采用非晶合金铁芯变压器，那么既可为国家节约大量能源，又会取得显著的环保效益23。1.2 国内外现状及发展趋势在我国从20世纪90年代初期到21世纪初期，小部分变压器企业逐渐开始了解和运用非晶合金材料以及非晶合金配电变压器技术制造变压器。但是，由于受原材料供应的限制和终端市场发展的影响，我国非晶合金
10、配电变压器技术尚未完全达到商业化生产的规模和能力，尤其是变压器的核心组件非晶合金铁心的生产主要依赖外资企业。从2005年起，非晶合金配电变压器由于具有高效、环保的特性，成为了电网降耗的重要手段之一，也正是在这样的背景下得到了大规模的应用。中低端变压器产品技术含量低决定了行业进入壁垒不高，生产能力相对饱和，产品销售处于完全竞争状态，由此导致的市场无序竞争格局严重扰乱了市场秩序，不利于整个变压器行业的健康发展。高端产品市场的集中度则相对较高，其中生产500kV及以上变压器产品的内资企业3家；生产220kV变压器的厂家目前有30家左右；生产110kV变压器的厂家目前有100家左右；生产干式变压器的厂
11、家目前有100家左右。我国电力需求增长迅速，电网的高速建设和投资拉动了输变电设备的市场需求。庞大的电力建设资金给变压器行业（包括变压器、互感器、电抗器、组件制造厂）带来了机遇和挑战，促使变压器行业得到了快速发展。中商情报网数据显示，2011年前三季度，我国变压器产量超过11亿千伏安，同比增长13.9%。随着电网改造工程的深入，电网升级速度的加快，我国变压器生产仍将保持较快增速，预计到2015年，我国变压器产量将超过20亿千伏安。随着我国节能降耗政策的不断深入，国家鼓励发展节能型、低噪音、智能化的配电变压器产品。高能耗配电变压器面临着技术升级、更新换代的需求，未来将逐步被节能、节材、环保、低噪音
12、的变压器所取代。非晶合金变压器兼具了节能性和经济性，其显著特点是空载损耗很低，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求，是目前节能效果最为先进，使用成本也较为经济的配电变压器产品。在解决了噪声问题之后，产品普遍适用于城市、农村的各类场所。2013-2017年 中国非晶合金变压器行业市场需求预测与投资战略规划分析报告中国非晶合金变压器市场调研及投资前景预测前瞻显示，随着电网建设持续和城乡配电网改造加速，变压器市场需求量有望保持强劲增长态势。2010年我国非晶合金变压器市场规模约18亿元，随着非晶合金变压器市场推广加快，产品应用比例逐步提升。预计未来10年非晶合金变压器市场容量将达到千亿元，年均市场容
13、量超过100亿元，市场空间巨大。在国家将鼓励发展节能型、低噪音、智能化的配电变压器产品背景下，行业内经营规模较大、技术研发能力较强的大型企业将面临更多的发展机遇。置信电气作为国内规模最大的非晶变压器生产企业，公司产品在非晶合金变压器市场占有率达到80%左右，行业龙头地位稳固，公司拟以非公开发行股份的方式购买非晶合金变压器业务和资产。中商情报网研究员指出，随着国家和各地电网公司对使用非晶合金变压器节能环保认识上趋于统一，并加大对非晶合金变压器的推广力度，未来两年公司非晶合金变压器在招标中的市场份额将上升，保守预计公司今后两年营业收入将有30%左右的增幅。美国是最早研发非晶合金材料和非晶合金变压器
14、的国家，现有9家以上的企业采用非晶合金生产非晶合金变压器，它们生产各种单相、三相非晶配电变压器，生产能力超过30万台，目前成功研制出2500kVA三相非晶合金配电变压器，据不完全统计，到2000年美国非晶合金配电变压器占配电变压器总数的20%左右，超过800万台。美国配电变压器每年更换和补充100多万台，给美国每年节约近50*109kWh的空载损耗，节能产生的经济效益约35亿美元左右。非晶合金配电变压器在美国有美好的情景，在生产和应用上美国都处在世界的前列。欧洲（主要指欧洲中的西欧国家）的6到10千伏级配电变压器总数基本和美国相当，也有4000多万台，近年来，出于环境保护和节能目的采用非晶合金
15、的配电变压器约占总数的5%。欧盟中的英国、法国、德国、荷兰、比利时及瑞典和瑞士都有大量应用。东欧国家近年来也有生产和应用非晶合金变压器的报道5。日本于1999年重新修订了配电变压器的损耗标准，把以前的节能型配电变压器改为普通型配电变压器，而把采用磁畴细化型硅钢和非晶合金的损耗更低的定位为新的节能型配电变压器。预计到2010年为止，要投入的新型节能变压器1000万台，其中非晶合金配电变压器占1/3左右，1999年日本节能大奖和2001年的日本机械工业会长奖都授给了非晶合金配电变压器，日本生产非晶合金配电变压器的有大阪变压器产、日立公司、东芝公司、高岳制作所、爱知电机公司等年生产能力超过10万台N
16、AMCO公司最近也开始上产非晶合金配电变压器6。印度厂家从1992年开始批量生产三相合金变压器，容量为25到100千伏安，主要用于农村电网。印度农村电气化公司每年向农网中投入上万台非晶合金配电变压器。据报道，到2000年印度已有6家非晶合金配电变压器制造厂，年生产能力超过15万台，生产的非晶合金配电变压器也扩大到500千伏安以上，印度农网中的非晶合金配电变压器占总量的20%7。东南亚的马来西亚、印尼、菲律宾、泰国等国南亚的孟加拉、尼泊尔等都积极推广应用非晶合金配电变压器，有的已向电网投入3万到5万台非晶合金配电变压器，有的每年都要采购上千台非晶合金配电变压器，成为非晶合金配电变压器的一个重要应用市场8。另外，台湾地区、韩国等其他一些国家都在开发、研制、制造和使用非晶合金配电变压器9。1.3 主要
