任謙

摘 要：1885年匈牙利人發(fā)明了工業(yè)實用變壓器，到今天已經(jīng)120多年了。經(jīng)過不斷的完善和發(fā)展，變壓器的容量由小到大，電壓由低到高。在此期間變壓器的基本原理和總體結構變化不大，要說變化，首先應歸功于材料，包括各種絕緣材料等的變化，每一次新材料的應用，都給變壓器帶來重大改進，而材料變化的核心是鐵芯。鐵心用硅鋼片由熱軋到冷軋，由冷軋到高導磁，由高導磁再到激光照射片。這些新材料的采用大大地縮小了變壓器的體積，同時還提高了性能指標。比如鐵心損耗在變壓器發(fā)明之初就曾經(jīng)是困擾工程師們的一個問題，如何提高變壓器的效率一直伴隨著其發(fā)展過程的始終。而非晶合金材料的發(fā)展將促進變壓器鐵心結構的變化，這又一次印證了變壓器的發(fā)展變化主要在鐵芯。

關鍵詞：非晶合金;變壓器;發(fā)展現(xiàn)狀

1非晶合金材料的發(fā)展

1934年德國人就發(fā)現(xiàn)了非晶態(tài)金屬膜，1947年美國人首次制成了非晶態(tài)金屬膜，但在當時并沒有引起重視。直到1960年美國人采用液態(tài)金屬急冷的方法偶然得到了非晶態(tài)金屬，這被稱作第一代非晶合金。開始美國人發(fā)明非晶合金材料更看重的是它的耐腐蝕性、強度和硬度等方面的特性。因為它的耐腐蝕性比不銹鋼高一萬多倍，他的強度和硬度超過了超高硬度工具鋼。應當說最早人們對它的這些特性相當感興趣。之后很多年應用在很多領域，用它制成了穿甲彈、高爾夫球桿的擊球面等。

非晶合金變壓器僅是非晶合金材料的應用領域之一，但目前來看非晶合金在變壓器上的應用量將是最大的，成為主流。非晶合金變壓器的市場容量直接決定了非晶合金帶材的需求空間。

2 國外非晶合金變壓器的發(fā)展

自1980年美國聯(lián)信公司首次推出15kVA非晶變壓器以來，非晶配電變壓器研制工作有了很大的發(fā)展。1996年，美國通用電氣公司成功地制造出1000kVA非晶變壓器。日本緊跟美國開發(fā)研制非晶合晶材料，并制造出各類變壓器。東京電力公司和日立電氣公司對非晶變壓器的長期可靠性做了深入仔細的研究。他們從1991年起對不同容量的200臺非晶變壓器進行了加速老化、現(xiàn)場運行、短路、沖擊等試驗，還進行了負載和振動對變壓器空載特性的影響測試。說明在30年壽命期內，非晶變壓器空載特性是穩(wěn)定的（用10--50kVA4個不同容量各50臺單相柱上非晶變壓器）。2002年日本制造并投運了世界最大，首臺5000kVA （22kV/3.3kV）非晶變壓器?？蛰d損耗980W，嗓聲小于58dB。

加拿大于1984年開始生產(chǎn)了上百臺37.5--75kVA單相非晶變壓器在電網(wǎng)上使用。西班牙在1996年制造使用250-630kVA非晶變壓器。

目前，國外已生產(chǎn)出上百萬臺非晶合金鐵心變壓器。開發(fā)投人最大的是美國和日本。歐洲各國開發(fā)的力度較小，全歐洲的產(chǎn)量不超過1萬臺。其中德國、法國等國生產(chǎn)能力較大，但英國、意大利、西班牙、愛爾蘭等國對非晶合金鐵心變壓器的需求越來越大。印度曾一次進口3000臺三相非晶合金鐵心變壓器。

3我國非晶合金變壓器的發(fā)展動態(tài)

非晶合金變壓器剛一問世，人們就認識到了其優(yōu)越性。我國的非晶合金材料的發(fā)展雖落后于美、日等發(fā)達國家，但起步并不算晚，1976年就開始了研究。目前與國外相比，科研開發(fā)與應用能力均接近國際先進水平，應當說發(fā)展很快，也非常受重視。而非晶合金變壓器的發(fā)展也落后不多。1994年根據(jù)三部委工作委員會關于開發(fā)非晶合金變壓器的要求，由沈變所統(tǒng)一設計并組織天津、上海、北二變、佛山、遼陽和保定等6個變壓器廠試制了SH11-160、200、315、500/10四種規(guī)格共4臺樣機，并于1995年8月通過國家鑒定。在這之后國內部分廠家相繼進行了小批量試產(chǎn)。

早期的非晶合金配電變壓器的鐵心都是外購的制成品，鐵心的形狀和尺寸都是固定的，線圈結構也都是設計好的，容量一般從30KVA～2000KVA，電壓等級為10KV，鐵心結構為三相五柱。這一時期的非晶合金配電變壓器，其結構尺寸是統(tǒng)一的，不需要生產(chǎn)廠家設計。但由于對非晶合金退火后脆性大，易產(chǎn)生碎屑的認識不足，加工工藝及專用設備沒有跟上，過去只有用吸塵器吸這一種手段，造成器身裝配很困難，成品試驗不易過關。有人說非晶合金變壓器除了損耗低這一優(yōu)點外，其余全是缺點。與硅鋼產(chǎn)品的同容量重量比較，由于非晶產(chǎn)品的磁密低，鐵芯重量約高出30%，造成總成本偏高。由于用戶感覺售價較高，加之對產(chǎn)品認識不足，這時的國內廠家生產(chǎn)積極性并不高。

在經(jīng)歷了一波三折的發(fā)展過程后，上海置信公司1998年引進美國GE公司的非晶合金變壓器的制造技術，以獨特的眼光經(jīng)過堅持迎來了發(fā)展期。迅速擴張收購了5家國內變壓器廠。置信電氣的非晶合金變壓器在國內市場的占有率超過80%。已成為全球最大的專業(yè)化非晶合金變壓器生產(chǎn)企業(yè)。

4存在問題

國內非晶合金變壓器的技術現(xiàn)狀及存在問題：

國內對非晶合金變壓器的看法始終存在各種爭議，制造廠的主要觀點是將來的發(fā)展還不確定，他們的理由是當初也被認為技術經(jīng)濟性能指標優(yōu)良的卷鐵芯變壓器，推廣了一段時間就銷聲匿跡了，造成當初投資的退火爐、繞線機等閑置甚至報廢，這使得相當一些廠家印象深刻心有余悸。因此大批廠家都在觀望中。

再有，用戶在使用過程中發(fā)現(xiàn)，變壓器移動后空載損耗有變化。這種情況的存在，在今天看原因就是結構不合理，裝配時鐵心受力造成的。非晶鐵心與變壓器廠內所使用的各種原材料，包括組配件相比，僅從外包裝上我們就可以看出它的嬌嫩。還有一點就是非晶產(chǎn)品的維修比較麻煩。總的來看，出現(xiàn)的問題歸根結底是人們當初對非晶合金的特點認識不夠。因此，盡管前幾年也在推廣但力度不大，收效甚小。

我國的非晶合金變壓器的推廣普及，幾乎是與安泰科技的非晶合金帶材產(chǎn)量同步，與國家的節(jié)能減排政策力度密切相關。從全世界來看非晶合金的總產(chǎn)量，約為12萬噸。日立公司目前年產(chǎn)量約為10萬噸。中國消耗了其中的一半還多。安泰科技目前年產(chǎn)能為4萬噸，但成品率約為2萬噸，已啟動擴大產(chǎn)能項目，最終達到10萬噸的目標。由于門檻較高國內眾多其他鋼廠一時難以生產(chǎn)。在安泰科技沒有產(chǎn)業(yè)化之前，進口非晶帶材一直壟斷中國非晶帶材市場，安泰科技出現(xiàn)以后，逐漸提高市場份額，帶來的直接效果是非晶帶材的價格已經(jīng)降低了近三分之一，否則，將出現(xiàn)整個非晶合金變壓器行業(yè)將集體為日立金屬打工的局面。目前的價格已經(jīng)有利于推廣，另一點是成熟度的提高，使得成本也在降低。非晶合金變壓器的價格也已經(jīng)趨近于S11、S13硅鋼配電變壓器。隨著國家對損耗的要求越來越高，更新?lián)Q代頻繁，造成成本的增加，而目前看來，在10～15年內還沒有一個材料能夠去替代非晶帶材。

隨著非晶合金變壓器的需求強勁，以及市場競爭的日趨激烈，相信非晶合金變壓器也會像S11、S13產(chǎn)品一樣，被大家研究的比較透徹。并最終體現(xiàn)在成本降低、質量可靠、加工方便上。

5結束語

二十多年前就有很多專家預言非晶合金變壓器會取得大的發(fā)展。今天國內6300kVA、35kV非晶合金變壓器已在沈陽通過含突發(fā)短路在內的所有試驗。并拓展到非晶合金干式變壓器、電抗器、互感器、電機等等。日本現(xiàn)已推出了高導磁非晶，SA1及 HB1 HB1的飽和磁通密度比SA1提高了5%的新產(chǎn)品。這又將使非晶產(chǎn)品跨上一個新的臺階。

參考文獻：

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