浅析合金非晶变压器及非晶合金市场展望

论文导读：
【摘 要】当前金属材料主要作为晶体被广泛应用于各个领域中，而随着科技的日益进步人们逐渐发属在其非晶态是具有更优良的性能。非晶态合金与晶态合金相比，以铁元素为主的非晶态合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。本文对非晶应用的变压器做了简述，并且对其国内外的应用市场做了分析，从而提出了非晶变压器在国内的发展的一些意见。
【关键字】非晶；非晶变压器；市场分析
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1、非晶变压器简述

非晶是一种新型软磁合金材料。其原子排序的无序性使得其软磁性能兼备了各种传统软磁材料的优点，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度、高电阻率等。当材料具有超微细晶粒结构时，则具备很高的初始磁导率、高饱和磁感、低铁损和优良的稳定性，满足了各类电子设备向高效节能、微型化、集成化方面发展的需求，而且成本低廉。
将此类优异性能的铁基非晶配电磁芯用于替代常规变压器中的硅钢片，即非晶合金铁芯变压器。非晶变压器磁芯的带状非晶合金薄片是经过层层堆叠和机械成型达到铁心设计的物理性状，其制造参数均经精确计算。而我们现有的一般叠绕方式是10片叠在一起形成一组，多组叠在一起形成一套，多套叠在一起再绕成一个环状，形成一个磁芯框，每一组间搭接长度为8-10mm，搭接口在铁轭处。同时在制造磁芯框时需保证所用的非晶带材宽度相同，即将磁芯截面设计为矩形，以保证磁性能优势的发挥。
非晶合金变压器比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗下降80%左右，空载电流下降约85%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等配变利用率较低的地方。

2、非晶合金干式变压器在地铁中的应用

非晶合金干式变压器不仅具有优异的节能优势，还具有良好的电气和机械特性，该变压器易于维护，寿命长，广泛适用于多种场合。但是由于一些特殊之处，在过去很长一段时间中，影响了其在行业中的推广。下文就长期以来地铁用户关心的主要问题进行逐一分析。
（1）尺寸和质量。相比于同容量的SC（B）9变压器，非晶合金干式变压器由于铁心截面增加，质量增加，且采用三相四框五柱式结构，导致变压器整体尺寸和质量分别增加约20%和40%，给安装使用带来一定的影响，使某些行业的用户有所顾虑。随着技术的不断进步，非晶合金干式变压器的尺寸也在进一步减小。所以，非晶合金干式变压器的尺寸和质量不影响其在地铁中的安装使用。
（2）噪音方面。由于非晶合金带材的固有特性，非晶合金干式变压器的噪音较一般硅钢片变压器大，普遍工艺能做到62dB（1600 kV·A）左右。
但是目前国内已有多家厂家通过结构改良和减震措施使产品噪音大幅下降，有的降至56dB，接近普通硅钢片变压器的52dB，远低于JB/T10088-2004《6～500kV级电力变压器声级》中35kV干式变压器噪音水平不超过76dB（1600kV·A）的要求。所以，非晶合金变压器的噪音虽稍高于普通硅钢片变压器，但在标准允许范围之内，符合地铁的使用要求。
（3）抗短路能力。非晶合金干式变压器绕组是矩形结构，受力不及圆形绕组均匀，承受短路电动力时容易变形，而且非晶合金干式变压器通常采用绕组轴向承重结构。这样，矩形绕组的轴向受力和径向所承受短路电动力的考验要比圆形绕组严酷，所以用户往往担心其是否有足够的抗突发短路能力。
通过多年技术攻关，特别是对线圈的设计和工艺改进后，国内许多厂家生产的产品抗突发短路能力得到了极大提高，通过了国家标准下的短路试验。近年来，国内已经有上万台非晶合金干式变压器投入运行，其性能得到了实际工况的检验。
（4）容量问题。长期以来，由于非晶带材的限制，国内厂家普遍能生产的非晶合金干式配电变压器最大容量为1600kV·A，往往使大容量变压器用户不得不转而选择常规硅钢片干式变压器。地铁中需要的干式配电变压器容量大多在250～1600kV·A范围内，个别情况需要2000 kVA、2500kV·A。近年来，国内非晶合金变压器容量不断有所突破：2009年制造出10kV级2000kV·A非晶合金干式配电变压器，35kV级2 500kV·A非晶合金干式变压器。所以，当前国内非晶合金干式变压器的单台容量已经能满足地铁配电的需要。
（5）安装、运行、维护和寿命论文导读：绿色补贴和优惠政策的积极推动者。以上建议是在查阅大量的文献的基础上，实际调研进一步研究了铁基非晶合金高磁导率低铁损的性能，及其作为变压器铁芯材料是的节能效果。因为非晶在节能降耗方面的显著优势，所以并对其应用前景及国内外目前的发展状况予以了综述和展望。对于这些建议，望能对非晶合金的发展起到一定的推
问题。非晶合金干式变压器除了铁心和硅钢片干式变压器有所不同外，其他各部分的材料和工艺均与与普通SC（B）9系列变压器基本相同，其安装、运行、维护方法和普通SC（B）9变压器也基本相同。
非晶合金干式变压器的线圈除了形状和SC（B）9变压器有所区别外，材质和工艺都相同，其使用寿命是处于同一水平。非晶合金材料性能稳定，铁心经过多年运行后，经检测证明无晶化，其空载损耗仍和出厂时一致，该性能优于硅钢片。
由综合线圈和铁心的性能可以断定，非晶合金变压器的使用寿命不会低于SC（B）9系列变压器。
所以，非晶合金干式变压器在安装、运行、维护和寿命方面的性能与普通SC（B）9系列基本相同或更优，在当前硅钢片日益上涨的情况下，对于广大用户和生产厂家来说都是一个不错的选择。

3、非晶变压器的前景展望

综上可知，在电力电工领域，采用非晶纳米晶软磁合金作为铁芯材料的变压器，其空载损耗可比同容量的硅钢芯变压器降低60%～80%。
铁基非晶纳米晶软磁合金符合21世纪新材料发展的节能化、环保化要求，是一种绿色环保的节能材料，其正在成为硅钢片、铁氧体等传统软磁材料的有利竞争者。建议加快推动非晶配电变压器在电网系统的推广应用，出台非晶应用产品推广的相关鼓励政策。
⑴从推动电力系统节能减排的角度，建立配电变压器、变电站电抗器、工业电机等产品入市的能效准入机制，强力推动使用高效节能的产品，分阶段强制淘汰更换高耗能的产品。
⑵结合社会“碳交易”的平均，建立统一的国家节能减排绿色补贴机制，按照产品使用平均寿命周期之内的节电量或二氧化碳减排量，由国家对生产或使用的绿色能产品进行成本或补贴。
⑶加快推动非晶下游产业链的大规模发展和节能产品的推广应用，保障非晶材料原料供应和产品成本风险的控制，我国应建立鼓励发展和实验国产化非晶的相关政策。
⑷国家电网公司作为非晶配电变压器的核心用户，从同一变压器节能计量方式的角度，应成为配电变压器节能受益者，以及国家绿色补贴和优惠政策的积极推动者。
以上建议是在查阅大量的文献的基础上，实际调研进一步研究了铁基非晶合金高磁导率低铁损的性能，及其作为变压器铁芯材料是的节能效果。因为非晶在节能降耗方面的显著优势，所以并对其应用前景及国内外目前的发展状况予以了综述和展望。
对于这些建议，望能对非晶合金的发展起到一定的推动作用。