非晶合金变压器（电力变压器的一类）

基本介绍

非晶合金变压器

非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显着的变化。以铁基非晶合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。由于这样的特性，非晶态合金材料在电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中具备了广阔的应用空间。例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。

简介

非晶合金变压器(AmorphousMetalTransformer)是一种低损耗、高能效的电力变压器。此类变压器以铁基非晶态金属作为铁芯，由于该材料不具长程有序结构，其磁化及消磁均较一般磁性材料容易。因此，非晶合金变压器的铁损(即空载损耗)要比一般采用硅钢作为铁芯的传统变压器低70-80%。由于损耗降低，发电需求亦随之下降，二氧化碳等温室气体排放亦相应减少。基于能源供应和环保的因素，非晶合金变压器在中国和印度等大型发展中国家得到大量采用。以中印两国目前的用电量来计算，若于配电网全面采用非晶合金变压器的话，每年大约可节省25-30TWh发电量，以及减少2至3千万吨二氧化碳排放。

性能

目前广泛采用的新S9型配电变压器，其铁心所采用的导磁材料通常为30Z140高导磁冷轧硅钢片，其饱和磁密比非晶合金高，产品设计时所选取的磁通密度通常在1.65～1.75T之间。这也就是非晶合金铁心配电变压器比新S9型配电变压器空载损耗低的一个主要原因。

发展前景

若能完全替代新S9系列配变，如10kV级配电变压器年需求量按5000万kVA计算时，那么，一年便可节电100亿kW·h以上。同时，还可带来少建电厂的良好的环保效益，少向大气排放温室气体，这样会大大地减轻对环境的直接污染，使其成为新一代名副其实的绿色环保产品。总之，国家在城乡电力网系统发展与改造中，若能大量推广采用三相非晶铁心配电变压器产品，其最终会获得节能与环保两方面的效益。

设计

非晶合金铁芯配电变压器的最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁芯本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。除此设计思路外，还须遵循以下三点要求：

(1)由于非晶合金材料的饱和磁密较低，在产品设计时，额定磁通密度不宜选得太高，通常选取1.3～1.35T磁通密度便可获得较好的空载损耗值。

(2)非晶合金材料的单片厚仅为0.03mm，所以其叠片系数也只能达到82%～86%。

(3)为了使用户能获得免维护或少维护的好处，现把非晶合金配电变压器的产品，都设计成全密封式结构。

变压器非晶合金结构特点

利用导磁性能突出的非晶合金，来用作制造变压器的铁芯材料，最终能获得很低的损耗值。但它具有许多特性，在设计和制造中是必须保证和考虑的。主要体体现以下几个方面：

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常规工具是难以剪切的，所以设计时应考虑减少剪切量。

(2)非晶合金单片厚度极薄，材料表面也不是很平坦，则铁芯填充系数较低。

(3)非晶合金对机械应力非常敏感。结构设计时，必须避免采用以铁芯作为主承重结构件的传统设计方案。

(4)为了获得优良的低损耗特性，非晶合金铁芯片必须进行退火处理。

(5)从电气性能上。为了减少铁芯片的剪切量，整台产品的铁芯由四个单独的铁心框并列组成，并且每相绕组是套在磁路独立的两框上。每个框内的磁通除基波磁通外，还有三次谐波磁通的存在，一个绕组中的两个卷铁芯框内，其三次谐波磁通正好在相位上相反，数值上相等，因此，每一组绕组内的三次谐波磁通向量和为零。如一次侧是D接法，有三次谐波电流的回路，当在感应出的二次侧电压波形上，就不会有三次谐波电压的分量。

根据上面分析，三相非晶合金配电变压器最合理的结构为：铁芯，由四个单独铁芯框在同一平面内组成三相五柱式，必须经退火处理，并带有交叉铁轭接缝，截面形状呈长方形。绕组，为长方形截面，可单独绕制成型的，双层或多层矩形层式。油箱，为全密封免维护的波纹结构。

产品说明

产品特点

1.超低损耗特性，省能源、用电效率高；

2.非晶金属材料制造时使用较低能源以及其超低的损耗特性，可大幅节省电力消耗及减少电厂发电量，相对的减少CO₂ SO₂废气的排放，降低对环境污染及温室效应，免保养，无污染；

3.运转温度低、绝缘老化慢、变压器使用寿命长；

4.高超载能力，高机械强度；

5.非晶铁心在通过较高频率磁通时，仍具有低铁损及低激磁电流的特性而不致产生铁心饱和的问题，故以非晶铁心制成的SCRBH15型非晶合金变压器具有较好的耐谐波能力；

6.投资回收效益快。

三、技术参数

额定功率：50/60(KVA)

效 率(η)：100～1000

电 压 比：10000/400(V)

外形结构：立式

冷却方式：风冷式

防潮方式：灌封式

绕组数目：三绕组

铁心结构：非晶合金

冷却形式：干式

铁心形状：R型

电源相数：三相

频率特性：低频

型 号：SCRBH15-200/10

应用范围：电力

行业现状

非晶合金变压器行业作为一次投入设备的一个重要分支，其技术与产品是成熟与完善的。

目前，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，其显着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

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。前瞻产业研究院发布的《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》数据显示，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。

产业特征

非晶合金变压器产品对于安全性、可靠性的要求特别高，具有典型的技术密集型特点。从生产的角度来看，由于产品大量需要针对每一个客户的不同要求以及项目所处的不同地理位置、自然环境等多方面因素单独进行设计，一般只有35kV以下级别的产品可以一次设计、批量生产。因此在产品生产过程中对于设计能力的要求特别高。此外，在产品生产完毕并安装运行后，需要结合每次的设计，对产品的运行情况进行分析、总结，才能在以后的设计中逐步提高技术水平。

变压器行业属于基础设施建设的范畴，其产品市场的需求与宏观经济发展呈正相关关系，与国家电力工业的发展息息相关，从长期来看具有一定的周期性；从单个年份上看，变压器行业没有明显的周期性、季节性特征。

市场供需状况分析

随着国民经济的增长和电力建设的不断推进，国内对电力变压器的需求呈现快速上升趋势。近年来，主要电力变压器生产企业均满负荷生产，甚至超负荷生产，销售收入和利润大幅度增长。

非晶合金变压器