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1、摘 要变压器是电力系统必不可少的设备之一，其性能的改进几乎全部依靠所用的材料的更新，以及绝缘结构、线圈结构、铁芯结构的变革。变压器效率的提高，完全是由于使用较低铁芯损耗的磁性材料，这种新型节能材料就是非晶合金材料。在我国推广应用非晶合金铁芯配电变压器对节能和环境保护有着重大意义。非晶材料生产过程节能70%，非晶变压器空载损耗减少70%，是双节能产品。据专家测算，相同规格的硅钢变压器与非晶变压器的市场价格之比已由数年前的1：2回落到目前的l：1.3以下。加之又符合国家倡导的“节约资源，保护环境，建设节约性社会”的产业政策，发展正逢其时1。因此，研制新型节能的非晶合金铁芯变压器具有重要意义。本文结
2、合多年来各国关于非晶合金铁芯变压器的研究结果，通过技术人员的不断努力，再加上近年来的一些实测经验，终于研制出一系列适合我厂实际情况的非晶合金变压器，。关键词：变压器；非晶合金；铁芯；技术经济性AbstractTransformer is one of necessary equipments for power system，the performance improvement is almost entirely on the materials used in the update，and the insulation，the coil structure，core structure
3、change. Transformer efficiency is entirely due to a lower core loss of magnetic materials，this new energy-saving material is amorphous material.It is great significance to Promote the use of amorphous alloy core distribution transformers for energy conservation and environmental protection，energy sa
4、ving 70% of the production process for amorphous materials， amorphous transformer load loss reduced by 70%，so it is a two-energy-saving products. According to expert estimates，the same size transformer with amorphous silicon market price of the transformer has a few years ago，the ratio of 1:2 down t
5、o the current l:1.3 or less. In line with national advocates of the conservation of resources，environmental protection，construction of a conservation society industrial policy.So，it is important to development new energy-saving transformer amorphous alloy core. This paper combines amorphous core tra
6、nsformer States on research results of years，Through the continuous efforts of technical staff，and some of the actual experience In recent years，We finally developed a series of amorphous alloy transformer for the actual situation.Keywords：Transformer；Amorphous alloy；Core；Technical and economic目录摘 要
7、IAbstractII1 绪论11.1 引言11.2 课题背景21.3 美国非晶合金变压器研制情况21.4 日本非晶合金变压器研制情况41.5 其他国家非晶变压器研制情况51.6 我国非晶合金变压器研制情况62 我厂非晶合金变压器研制情况122.1 变压器原理122.2 变压器的主要参数142.2.1 额定电压142.2.2 额定容量142.2.3 额定电流和频率152.2.4 空载电流和空载损耗152.2.5 阻抗电压和负载损耗162.2.6 磁密选取162.3 非晶合金材料172.3.1 非晶合金材料概况172.3.2 非晶合金的分类192.3.3 非晶合金的物理性能和化学性能192.3.
8、4 非晶态合金的结构特点202.3.5 非晶合金的应用222.4 非晶合金铁芯变压器的结构及特点222.4.1 铁芯结构222.4.2 绕组232.4.3 绝缘结构242.4.4 生产非晶合金铁芯变压器的技术难点及相应工艺保证措施242.4.5 非晶合金铁芯性能特点252.4.6 变压器效率的计算312.4.7 我厂产品展示342.5 我厂非晶合金变压器实测情况353 非晶合金变压器的实用效益分析363.1 降损经济效益383.1.1 实测经济性分析383.1.2 推广性分析393.2 投资回收分析413.3 静态投资回收年限413.4 动态投资回收年限41结论42参考文献431 绪论1.1
9、引言变压器是电力系统必不可少的设备之一， 其性能的改进几乎全部依靠所用的材料的更新，以及绝缘结构、线圈结构、铁芯结构的变革。变压器效率的提高，是由于使用较低铁芯损耗的磁性材料。初期制造变压器铁芯材料，曾经使用过软薄钢片和金属丝，但存在损耗大，时效差等问题。在本世纪初，英国啥德菲尔德(Haefield)研制成硅钢薄片，1903德国和美国相继研究成功热轧无取向电工钢片，在50Hz、1.5T下单位损耗3.5W/Kg，使变压器铁芯材料获得突破性进展，此后1934年美国高斯研制成冷轧取向电工硅钢片，并取得了专刊，单位损耗降到2.2 W/Kg。通过特定的冷轧和退火工艺，将结晶轴调整到轧制方向排列，这种冷轧
10、硅钢片大大提高了材料的性能，饱和磁通密度提高了50%，磁导率提高5倍。1960年，日本开始进一步改善和发展高导磁冷轧晶粒取向硅钢片，使单位损耗下降至0.74 W/Kg。经过一个世纪的发展，导磁材料单位损耗不断降低，变压器空载损耗亦随之下降，图1.1表示了150KVA变压器从五十年代到九十年代铁芯损耗下降了一半还多。近年来，国内外各方面专家对非晶合金材料及非晶合金铁芯的变压器(以下简称非晶变压器)开展了广泛的研究和讨论，其目的是如何进一步降低变压器损耗，特别是配电变压器空载损耗的可能性及非晶变压器运行的可靠性2。图1.1 150KVA变压器铁芯损耗变化历程1.2 课题背景在我国推广应用非晶合金铁
11、芯配电变压器对节能和环境保护有着重大意义。非晶材料生产过程节能70%，非晶变压器空载损耗减少70%，是双节能产品，据专家测算，相同规格的硅钢变压器与非晶变压器的市场价格之比已由数年前的1：2回落到目前的l：1.3以下。非晶变压器如果突破原材料供应制约瓶颈，加之又符合国家倡导的“节约资源，保护环境，建设节约性社会”的产业政策，发展正逢其时。一位电器行业的专家曾做过这样的分析，我国年均生产配电变压器约2.4亿KVA，如30%改用非晶材料，年生产非晶变压器为7200万KVA，以每台变压器200KVA为例，年产非晶变压器将达36万台。这将降低变压器空载损耗13万KW，一年可节约用电11.4亿KWh。相
12、当节约电煤43.3万吨，减少燃煤有害气体排放1.1万吨。国家发改委、科技部、中国机械工业联合会等单位目前已经非常关注非晶配电变压器在中国的推广使用情况，安泰科技股份在多年非晶配电变压器铁芯开发应用的基础上，近期将在非晶配电变压器原材料的生产能力上进行大规模投资，万吨级非晶配电变压器带材生产线投资2.6亿元，在2007年提供500吨非晶配电变压器用带材，在2008年提供10000吨非晶配电变压器用带材。2010年向市场提供40000万吨非晶配电变压器用带材。为国家电力行业配电变压器的应用提供强力支持。因此我厂自行研制适合我厂实际情况的非晶合金变压器具有重要意义。1.3 美国非晶合金变压器研制情况
13、自1980年联信公司首次推出15KVA非晶变压器以来，非晶配电变压器研制工作有了很大的发展，750KVA及以下的非晶配电变压器已进入了商品化的生产。最近，美国路易斯安那州什里夫波特市通用电气公司成功地制造了至今世界上最大的2500KVA三相非晶变压器，它的空载损耗从2400W(硅钢片)下降到845W。该公司还成功研制了1000KVA、1500KVA、2000KVA 非晶变压器。至1993年世界各国和地区非晶变压器生产数量和1995年生产能力列于表1.1。表1.1 世界各国和地区非晶变压器生产情况美国日本欧洲中国中国台湾1993年已经生产(台)11500020000200样机1995年生产能力(
14、台)1750006000010005000虽然非晶合金材料(2605S2)在减少空载损耗方面有其特殊的优越性，各制造厂商在非晶变压器发展过程中，还从不同角度做了大量研究工作，以证明非晶变压器的运行稳定性。据IEEE1986报导，美国西屋公司生产的单相柱上式25KVA非晶变压器，技术性能如下表1.2：表1.2 美国西屋公司非晶变压器技术性能表额定容量(KVA)相数一次额定电压(V)二次额定电压(V)空载损耗(W)负载损耗(W，85)阻抗电压(%，85)2517200120242493美国通用电气公司(GE)早在1974年就认识到非晶合金材料潜力，设在纽约Sehencrady的通用电气公司研究所对
15、此进行了大量广泛的研究。在变压器的结构和关键工艺上取得突破性进展，并获得专利。非晶变压器研制在通用电气公司始于1978年，小容量的模型产品曾进行过试验，第一台非晶变压器于1982年4月13日正式投入运行，该变压器经7年运行，通过对空载损耗和空载电流的监测，测量值与出厂时试验值基本一致。CE公司从1986年开始已能提供单相、三相非晶变压器，它的空载特性与硅钢变压器的对比列表1.3，从表中可以看出，单相非晶变压器空载损耗下降60%70%，空载电流下降50%60% ，三相非晶变压器的空载损耗下降60%65% ，空载电流下降55%60%。表1.3 非晶变压器与硅钢片变压器的性能比较型式KVA非晶合金硅钢片空载损耗(W)负载损耗(W)空载电流(%)阻抗(%)重量(Kg)空载损耗(W)负载损耗(W)空载电流(%)阻抗(%)重量(Kg)单相10121020.311.6318291
