非晶合金變壓器是二十世紀(jì)七十年代開發(fā)研制的一種節(jié)能型變壓器，世界上最早研發(fā)非晶合金變壓器的國家是美國，當(dāng)時(shí)由美國通用電氣（GE）公司承擔(dān)了非晶合金變壓器的研制項(xiàng)目。到上世紀(jì)八十年代末實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)。由于使用了一種新的軟磁材料——非晶合金，非晶合金變壓器的性能超越了各類硅鋼變壓器。

    隨著我國“節(jié)能降耗”政策持續(xù)深入推進(jìn)，國家鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)能型、低噪音、智能化的配電變壓器產(chǎn)品。未來節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、低噪音的非晶變壓器將以其顯著的節(jié)能優(yōu)勢(shì)在未來的配電變壓器領(lǐng)域占據(jù)極其重要的地位。

農(nóng)村電網(wǎng)

    新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造吹響號(hào)角

    國務(wù)院辦公廳日前轉(zhuǎn)發(fā)國家發(fā)改委《關(guān)于“十三五”期間實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)工程意見的通知》，提出要實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)工程。《通知》提出，到2020年，全國農(nóng)村地區(qū)基本實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的供電服務(wù)全覆蓋，供電能力和服務(wù)水平明顯提升，農(nóng)村電網(wǎng)供電可考慮達(dá)99.8%，戶均配變?nèi)萘坎坏陀?000伏安。

    農(nóng)網(wǎng)改造過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是配電變壓器更新改造問題，關(guān)系到農(nóng)網(wǎng)改造后的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益問題。變壓器運(yùn)行中的損失，是農(nóng)網(wǎng)改造應(yīng)充分考慮的問題，在農(nóng)網(wǎng)改造中對(duì)變壓器的選擇極為重要。

    非晶變壓器在新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造中具有明顯優(yōu)勢(shì)

    負(fù)荷呈現(xiàn)較強(qiáng)的季節(jié)性是我國農(nóng)村電網(wǎng)的主要特點(diǎn)。普遍來講，我國農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷密度低而且分散。由于我國農(nóng)村人口一般居住比較分散用電負(fù)荷比較分散，而且農(nóng)村生產(chǎn)季節(jié)性時(shí)令性強(qiáng)，農(nóng)村用電量具有季節(jié)性特點(diǎn)，干旱季節(jié)用電尤為緊張，經(jīng)常會(huì)造成電網(wǎng)負(fù)荷過重從而導(dǎo)致電網(wǎng)電壓過低。另外，農(nóng)村電力設(shè)備全年只有很少一段時(shí)間使用，配電線路經(jīng)常處于輕載或停用狀態(tài)，這使農(nóng)村電力網(wǎng)綜合利用時(shí)間較少。

    非晶變壓器是利用非晶材料代替硅鋼片制造的變壓器。其突出特點(diǎn)是空載損耗低、空載電流小，與同型號(hào)的S9系列變壓器相比空載損耗下降70%-80%、空載電流下降40%-60%，負(fù)載損耗下降20%-30%，因此具有很大的節(jié)能效果。

    我國農(nóng)村電網(wǎng)中配電變壓器輕載或空載運(yùn)行時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的70%-80%，尤其是以機(jī)井灌溉的干旱地區(qū)，負(fù)荷變化差距更大，特別適合采用非晶合金變壓器，可產(chǎn)生巨大的節(jié)能潛力。

    非晶變壓器的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益明顯

    據(jù)專業(yè)人士估算，非晶變壓器若能完全替代新S9系列配電變壓器，如10kV級(jí)配電變壓器年需求量按500萬kVA計(jì)算，一年便可節(jié)電100億kW·h以上，經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益十分可觀。一項(xiàng)針對(duì)非晶變的試驗(yàn)表明，與同容量、負(fù)荷接近的S11型變壓器相比，非晶變壓器每年能夠減少2%-4%的線損，進(jìn)而減少了巨額的電量損失。

    減少電量損失的同時(shí)，是經(jīng)濟(jì)效益的增加，雖然非晶變壓器的價(jià)格一般比同容量的S11型變壓器高25%左右（以100kVA變壓器為例，S11型變壓器為1.75萬元，同容量非晶變壓器為2.22萬元，比S11型變壓器多0.45萬元），但是卻能降低用電成本，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看是具有巨大經(jīng)濟(jì)效益的。以吉林某地為例，農(nóng)電系統(tǒng)共有直供S7型一下高耗配電變壓器12000余臺(tái)，容量在30-200kVA之間，年售電量約8億kW·h?？梢?，在農(nóng)網(wǎng)改造過程中使用非晶合金變壓器是首選，可創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益。

    小結(jié)

    非晶變壓器節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)效益明顯，在配電網(wǎng)中的應(yīng)用將能夠有效降低配電網(wǎng)損耗，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和電網(wǎng)節(jié)能降耗的要求，有望成為未來變壓器市場(chǎng)中的主導(dǎo)產(chǎn)品。

    延伸閱讀

    非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固時(shí)原子來不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長(zhǎng)程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在。這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能，由于它的性能優(yōu)異、工藝簡(jiǎn)單，從80年代開始成為國內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開發(fā)重點(diǎn)。

    鐵基非晶合金（Fe-based amorphous alloys）

    鐵基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B類金屬元素所構(gòu)成，它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（1.54T），磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等各方面都優(yōu)于硅鋼片的特點(diǎn)，特別是鐵損低（為取向硅鋼片的1/3－1/5），代替硅鋼做配電變壓器可節(jié)能60－70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03mm左右，廣泛應(yīng)用于配電變壓器、大功率開關(guān)電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯， 適合于10kHz 以下頻率使用

    由于超急冷凝固，合金凝固時(shí)原子來不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長(zhǎng)程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在，稱之為非晶合金，被稱為是冶金材料學(xué)的一項(xiàng)革命。這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能，如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性，高的電阻率和機(jī)電耦合性能等。由于它的性能優(yōu)異、工藝簡(jiǎn)單，從80年代開始成為國內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開發(fā)重點(diǎn)。

    在以往數(shù)千年中，人類所使用的金屬或合金都是晶態(tài)結(jié)構(gòu)的材料，其原子三維空間內(nèi)作有序排列、形成周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

    而非晶態(tài)金屬或合金是指物質(zhì)從液態(tài)（或氣態(tài)）急速冷卻時(shí)，因來不及結(jié)晶而在室溫或低溫保留液態(tài)原子無序排列的凝聚狀態(tài)，其原子不再成長(zhǎng)程有序、周期性和規(guī)則排列，而是出于一種長(zhǎng)程無序排列狀態(tài)。具有鐵磁性的非晶態(tài)金合金又稱鐵磁性金屬玻璃或磁性玻璃（Glassy Alloy），為了敘述方便，以下均稱為非晶態(tài)合金。

    在對(duì)非晶合金有了初步的了解后，我們?cè)趤砜匆幌路蔷Ш辖鸬囊粋€(gè)非常具有前景的應(yīng)用領(lǐng)域——非晶變壓器。非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料——非晶合金制作鐵芯而成的變壓器，它比硅鋼片作鐵芯變壓器的空載損耗（指變壓器次級(jí)開路時(shí)，在初級(jí)測(cè)得的功率損耗）下降75%左右，空載電流（變壓器次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流）下降約80%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的地方。中國的上市公司——置信電氣從美國通用電氣公司引進(jìn)非晶合金變壓器的專有技術(shù)后，通過消化吸收，自主創(chuàng)新開發(fā)了適合中國電網(wǎng)運(yùn)行的非晶合金變壓器系列產(chǎn)品，已經(jīng)成為目前國內(nèi)規(guī)模最大的非晶合金變壓器專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，這證明了非晶材料廣闊的市場(chǎng)空間。

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