非晶合金變壓器(AmorphousMetalTransformer)是一種低損耗、高能效的電力變壓器。此類變壓器以鐵基非晶態(tài)金屬作為鐵芯，由于該材料不具長程有序結(jié)構(gòu)，其磁化及消磁均較一般磁性材料容易。因此，非晶合金變壓器的鐵損(即空載損耗)要比一般采用硅鋼作為鐵芯的傳統(tǒng)變壓器低70-80%。由于損耗降低，發(fā)電需求亦隨之下降，二氧化碳等溫室氣體排放亦相應(yīng)減少?；谀茉垂?yīng)和環(huán)保的因素，非晶合金變壓器在中國和印度等大型發(fā)展中國家得到大量采用。以中印兩國目前的用電量來計算，若于配電網(wǎng)全面采用非晶合金變壓器的話，每年大約可節(jié)省25-30TWh發(fā)電量，以及減少2至3千萬噸二氧化碳排放。

一、非晶合金變壓器設(shè)計

非晶合金鐵芯配電變壓器的大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設(shè)計過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時，除要考慮非晶合金鐵芯本身不受外力的作用外，同時在計算時還須準(zhǔn)確合理選取非晶合金的特性參數(shù)。除此設(shè)計思路外，還須遵循以下三點要求：

(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產(chǎn)品設(shè)計時，額定磁通密度不宜選得太高，通常選取1.3～1.35T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。

(2)非晶合金材料的單片厚僅為0.03mm，所以其疊片系數(shù)也只能達(dá)到82%～86%。

(3)為了使用戶能獲得免維護或少維護的好處，現(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品，都設(shè)計成全密封式結(jié)構(gòu)。

二、變壓器非晶合金結(jié)構(gòu)特點

利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金，來用作制造變壓器的鐵芯材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設(shè)計和制造中是必須保證和考慮的。主要體體現(xiàn)以下幾個方面：

(1) 非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設(shè)計時應(yīng)考慮減少剪切量。

(2) (2)非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵芯填充系數(shù)較低。

(3)非晶合金對機械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須避免采用以鐵芯作為主承重結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計方案。

(4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性，非晶合金鐵芯片必須進行退火處理。

(5)從電氣性能上。為了減少鐵芯片的剪切量，整臺產(chǎn)品的鐵芯由四個單獨的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內(nèi)的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個繞組中的兩個卷鐵芯框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側(cè)是D接法，有三次諧波電流的回路，當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上，就不會有三次諧波電壓的分量。

根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器合理的結(jié)構(gòu)為：鐵芯，由四個單獨鐵芯框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，必須經(jīng)退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護的波紋結(jié)構(gòu)。

三、非晶合金變壓器性能

目前廣泛采用的新S9型配電變壓器，其鐵心所采用的導(dǎo)磁材料通常為30Z140高導(dǎo)磁冷軋硅鋼片，其飽和磁密比非晶合金高，產(chǎn)品設(shè)計時所選取的磁通密度通常在1.65～1.75T之間。這也就是非晶合金鐵心配電變壓器比新S9型配電變壓器空載損耗低的一個主要原因。

四、非晶合金變壓器發(fā)展前景

若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那么，一年便可節(jié)電100億kW·h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環(huán)境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環(huán)保產(chǎn)品?？傊?，國家在城鄉(xiāng)電力網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展與改造中，若能大量推廣采用三相非晶鐵心配電變壓器產(chǎn)品，其最終會獲得節(jié)能與環(huán)保兩方面的效益。