非晶合金铁心变压器研究

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1、非晶合金铁心变压器研究刘焕(哈尔滨电业局，黑龙江哈尔滨150076)摘要：分析了非晶合金铁心变压器的性能及结构特点，对非晶合金铁心变压器的设计要点及生产工艺进行了论述。关键词：非晶合金铁心变压器1前言随着我国电力事业的发展及城农电网建设与改造的不断深入，非晶合金铁心变压器以其空载损耗低、节能、环保的明显优势，符合了我国政府倡导的“节约资源、保护环境、建设节约型社会”的产业政策，越来越受到广大电力用户的青睐。为了加快变压器产品的更新换代，提高节能水平，降低线路损耗，全国各地的变压器生产企业纷纷加大了对非晶合金铁心变

2、压器的生产、研发力度。本文将结合笔者多年的工作经验，对非晶合金铁心变压器在设计和生产中的相关问题进行分析，以供大家借鉴参考。2非晶合金材料非晶合金材料是一种新型节能材料，其主要是以铁、镍、钴、铬、锰等金属为合金基，并加入少量的硼、碳、硅、磷等金属元素制成的，它具有良好的铁磁性.非晶合金材料采用快速急冷凝固生产工艺，其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列，它与硅钢的晶体结构完全不同，更有利于被磁化和去磁，加工成的非晶合金铁心带材厚度仅0.025mm厚，这种新型材料用于变压器铁心磁化过程相当容易。能够大幅度降低变压

3、器的空载损耗。不过其磁通饱和值较传统的硅钢材料低(1.57t-1.59T)，故非晶合金铁心在设计磁通密度时单相变压器一般取1.3T—1.4T，三相变压器一般1.25T—1.35T之间取值较理想.非晶合金铁心材料对机械应力非常敏感，无论是张引力还是弯曲应力都会影响其磁性能，所以，铁心的损耗会随着应力的增大而增加。这需要在器身结构设计中加以充分考虑。3非晶合金铁心变压器的结构及特点3.1铁心结构非晶合金铁心采用的非晶合金带材加工工艺复杂，材质硬而脆，难以剪切，变形加工困难.因此目前带材规格只有142mm、170mm、

4、213mm三种宽度，非晶金铁心只能根据变压器容量需要采用相应宽度的带材制成长矩形截面，从结构形式上看,一般将下铁轭部分设计成有交错搭接布置接缝的开口单卷卷铁心结构，以便于组合成单相或三相变压器铁心。目前国内三相非晶合金铁心变压器铁心结构，主要有三相五柱（如图一）和三相平面式卷铁心（如图二）两种。其中采用三相五柱式的较为普遍，通常10KV级、容量500KVA以下的小型配变采用4个卷铁心的四框五柱结构，容量较大时由于受到非晶合金带材宽度的限制，一般采用8个卷铁心分前后两排叠放在一起，形成较大截面积的铁心结构，采用这种

5、叠放结构，可使非晶合金铁心变压器单台容量达到2500KVA。在非晶变压器设计中，非晶带材铁心的叠片系数取值一般在0.82—0.86区间，而空载损耗工艺系数一般取1.4左右较为合适，在铁心开口叠加处厚度系数上国内大致有1.25和1.18两种。其值的具体选用应在生产前与所选用的非晶合金铁心生产厂家确定.图一图二Fig.1Fig.23．2线圈结构由于非晶合金铁心变压器的铁心采用长方形截面，因此非晶合金铁心变压器的高低压线圈也相应的采用长方形(如图三)，在设计中应合理选择矩形线圈的长宽比，使导线平均匝长与非晶合金铁心重量

6、最优化，发达地区线圈导线一般选用漆包扁铜线或铜箔来加工。.图三非晶合金铁心变压器线圈图Fig.3TheWindingofAmorphousTransformer非晶合金铁心变压器绕组的结构形式基本同于普通S9或S11型绕组，即高压采用多层圆筒式，低压采用双层、四层圆筒式或箔式线圈结构。在国内，非晶合金铁心变压器绕组考虑到高次谐波等原因，联结组别一般采用DYN11居多，即高压绕组为D联结，低压绕组为YN联结，从而对改善高低压线圈电压波形,降低电力网高次谐波垃圾都起到很好的作用。非晶合金铁心变压器的高低压绕组均为矩形

7、线圈，在绕制中及绕制成形后会发生涨包现象，因此从设计上应对高低压线圈的尺寸确定合理的偏差，必须确保相同装配间隙和有效绝缘尺寸，厂家一般的作法是用成形机来压装线圈的长轴面以保证相间距离，而把涨出的尺寸赶到非相间方向上去,这样非相间方向上的幅向尺寸就大了，但究竟放大多少，各厂家是不同的，这就需根据自身情况经实践来确定。矩形线圈绕完后有涨力存在，装配及装配完工后可能在线圈层间出现离层而影响装配质量，为避免这种线匝离层后串匝及位置变化的发生，线圈的层间一律使用双面点胶纸，经专用压装模具加压、加热压装后形成一个整体，并在器

8、身装配前放开后,便进行套装工序,保证相间尺寸不发生变形。3．3绝缘结构非晶合金的主要问题集中在绝缘结构中，怎样即经济又合理地节约原材料，绝缘是十分重要的课题。非晶合金铁心变压器的高低压线圈是矩形线圈，线圈在加工完成后加热整形过程中，点胶纸能够有效地保证线圈整形尺寸不发生回弹,所以非晶合金铁心变压器线圈层间绝缘采用0.08双面点胶纸较普遍.线圈的一、二次之间的主空油道及高压