【正文】 器的電磁計(jì)算，以及非晶合金變壓器的主要參數(shù)的確定。第二章 非晶合金干式變壓器的概論自1960年美國(guó)麻省理工學(xué)院Duwez教授等發(fā)明用快淬工藝制備Au Si系非晶態(tài)合金，并于1967年首次制備出Fe P C磁性合金以來(lái)，由于其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)、高效的制備工藝、優(yōu)異的材料性能和廣闊的應(yīng)用前景，一直受到材料科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的特別關(guān)注。由于超急冷凝固，在凝固過(guò)程中合金中的原子來(lái)不及有序排列，所獲得的固態(tài)合金是長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)。這類材料在微觀結(jié)構(gòu)上完全不同于人類以往所認(rèn)識(shí)和使用的金屬。因此，非晶態(tài)合金的快速凝固制備技術(shù)被稱為冶金工藝的一次革命，非晶材料也被稱為冶金材料的一次革命性進(jìn)展。非晶合金分為鐵基非晶合金、鐵鎳基非晶合金和鈷基非晶合金三大類。由于非晶合金為無(wú)取向材料，故可采用直接縫，且可不分級(jí)，使制造鐵心的工藝比較簡(jiǎn)單。因此，其渦流損耗大大降低。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少切割量。 ( 4)非晶合金對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感，無(wú)論是張應(yīng)力還是彎曲應(yīng)力都會(huì)影響其磁性能。另外避免采用以鐵心作為主支承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。 (6)非晶合金退火后的脆性（易碎）也是在變壓器設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中需考慮的問(wèn)題。干式變壓器是我國(guó)80年代發(fā)展起來(lái)的新產(chǎn)品，這種變壓器不充油，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，具有絕緣性能好、難燃、防塵及防潮等特點(diǎn)，能深入電力負(fù)荷中心，特別是適用于高層建筑、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭、工礦企業(yè)及隧道的輸配電，同時(shí)也十分適合組建成套的變電站。小容量、低電壓的特種變壓器，為了便于制造和維護(hù)，也做成干式。最常見(jiàn)的型式，變壓器器身與大氣相通，由空氣散熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于比較干燥而潔凈的室內(nèi)環(huán)境。最大容量也只能達(dá)35KV、10MVA級(jí)。以空氣作絕緣的干式變壓器承受沖擊電壓的能力較油浸式差，其使用條件一般限于不和架空線路相連，不會(huì)遇到大氣過(guò)電壓作用的場(chǎng)合（否則應(yīng)加特殊的防雷保護(hù)，使大氣過(guò)電壓的幅值不超過(guò)工頻試驗(yàn)電壓幅值）。（2）密閉式。該氣體具有惰性，不燃性、無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒并且熱穩(wěn)定好。如充以2～3個(gè)大氣壓的六氟化硫。目前60KV、70KV，30MVA級(jí)的用量增多，275KV、300MVA也在生產(chǎn)。（3）澆注式。阻燃、防火是它的兩大特色。環(huán)氧樹(shù)脂塑封式變壓器具有難燃、自熄、耐塵、耐潮、機(jī)械強(qiáng)度高、體積小、重量輕、損耗低、噪聲小等特點(diǎn)，與油浸式變壓器相比具有安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、方便等優(yōu)點(diǎn)。由于變壓器事故引起火災(zāi)，造成人身傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失事故還是不少的。隨著新型的環(huán)氧樹(shù)脂、硬化劑、增加韌劑、填料等化工材料的迅速發(fā)展和澆注工藝的不斷改進(jìn)和提高，高電壓大容量變壓器線圈采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注技術(shù)在國(guó)內(nèi)日趨成熟。變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電器設(shè)備，提高變壓的效率對(duì)減少電能的消耗有很大的意義。（3）機(jī)械強(qiáng)度高。線圈由于采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度是很高的，能保證變壓器在各種惡劣的條件下正常運(yùn)行。由于環(huán)氧樹(shù)脂澆注型變壓器具有良好的耐濕性，且繞組經(jīng)過(guò)澆注后，與空氣無(wú)直接接觸。使用干式變壓器的地方，比如大樓、地鐵、礦井、居民居住區(qū)等等，一般不直接與架空線路相連，因此受大氣過(guò)電壓影響比油浸式變壓器要小，其絕緣水平主要考慮操作過(guò)電壓。變壓器噪聲主要由硅鋼片的磁勢(shì)伸縮引起的，它由兩倍電影頻率和包括高次波分量疊加而成。非晶合金干式變壓器是以非晶合金作為鐵心材料的新型節(jié)能變壓器。 下面以順特電氣有限公司2006年共生產(chǎn)了39臺(tái)非晶合金干式變壓器論述這個(gè)問(wèn)題。通常，變壓器在30年有效周期壽命內(nèi)，變壓器的運(yùn)行成本要高達(dá)制造成本的6～7倍，而能耗是運(yùn)行成本的主要組成部分，變壓器空載損耗和負(fù)載損耗的降低不僅能提高我國(guó)電力利用率，降低電力浪費(fèi)，還能為用戶節(jié)省運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的用戶，非晶合金變壓器的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性更加明顯。與采用多級(jí)圓形截面鐵心相比，可節(jié)省鐵心及電磁線材料，并提高油箱內(nèi)的填充率。通常鐵心采用搭接式，這是考慮到鐵心受力、鐵心強(qiáng)度、鐵心和繞組的夾緊結(jié)構(gòu)等各類因素的合理選擇。搭接式結(jié)構(gòu)的材料利用率較低，同時(shí)鐵軛厚度的增加(E=～)也會(huì)增大油箱尺寸，增加油重。由4個(gè)單框卷鐵心如圖1及表1所示組合而成（鐵心均可打開(kāi)，有利于線圈套裝），有兩個(gè)旁扼可供磁 搭接式卷鐵心Fig。當(dāng)變壓器投運(yùn)后，鐵心柱中的奇次諧波能相互抵消，可降低漏抗壓降，改善電流質(zhì)量。 (5)非晶合金鐵心截面積要比同容量的硅鋼片變壓器鐵心大。在截面相同的條件下，矩形周長(zhǎng)比圓形長(zhǎng)，因此，非晶合金變壓器高低壓繞組主空道的周長(zhǎng)要比同容量硅鋼片鐵心變壓器長(zhǎng)得多。 (7)非晶合金變壓器的噪聲比硅鋼片鐵心變壓器高6dB～8dB。決定噪聲高低的主要因素是鐵心中的磁通密度和鐵心的夾緊程度（在鐵心無(wú)受力的情況下）。因此，非晶合金變壓器比S9系列變壓器的空載損耗下降74%，空載電流下降45%(9)非晶合金變壓器的聯(lián)結(jié)組采用Dyn 11，以減少諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，改善供電質(zhì)量。第三章 非晶合金干式節(jié)能變壓器的設(shè)計(jì)非晶合金變壓器的鐵心通常采用三相五柱搭接式卷鐵心結(jié)構(gòu)。它是由四個(gè)單相鐵心組成的，制造工藝簡(jiǎn)便。非晶合金帶材的加工工藝復(fù)雜，目前帶材規(guī)格只有142mm、170mm和213mm三種寬度且材質(zhì)硬而脆，難以剪切，加工困難，因此非晶合金鐵心均采用長(zhǎng)方形截面。其主要有三相五柱式卷鐵心()和三相平面式卷鐵心()兩種。采用這種并聯(lián)疊放結(jié)構(gòu)，可使非晶合金鐵心三相配電變壓器單臺(tái)容量達(dá)到2500kVA。在鐵心疊加處。針對(duì)非晶合金材料受力會(huì)引起材料性能上有較大的變化，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)留有足夠的空間和合理的裝配尺寸以保證鐵心不至于受到各種力的影響而導(dǎo)致?lián)p耗增加。在結(jié)構(gòu)還需考慮的是由于鐵心截面為矩形，所以繞組受力不如圓形，所以應(yīng)充分考慮繞組的耐短路能力。在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇方形繞組的長(zhǎng)寬比，以使導(dǎo)線的平均匝長(zhǎng)與非晶合金鐵心重量最優(yōu)化，發(fā)達(dá)地區(qū)繞組導(dǎo)線一般選用漆包扁銅線或銅箔來(lái)加工。在國(guó)內(nèi)，考慮到非晶合金鐵心變壓器繞組高次諧波等原因，聯(lián)結(jié)組別一般采用Dynll居多，即高壓繞組為D聯(lián)結(jié)，低壓繞組為YN聯(lián)結(jié)，從而對(duì)改善高低繞組電壓波形，降低電力網(wǎng)垃圾都起到很好的作用。一般的做法是用成形機(jī)壓裝繞組的長(zhǎng)軸面以保證相間距離，而把脹出的尺寸趕到非相間方向上去，這樣非相間方向上的輻向尺寸就大。方形繞組繞完后有脹力存在，裝配及裝配完工后可能在繞組層間出現(xiàn)離層而影響裝配質(zhì)量，為避免這種線匝離層后串匝及位置變化，繞組的層間一律使用雙面點(diǎn)膠紙，經(jīng)加壓、加熱、壓裝后形成一個(gè)整體，保證相間尺寸不發(fā)生變形。非晶合金鐵心與上夾件間應(yīng)留有間隙t。以提高抗短路強(qiáng)度及控制輻向尺寸，首末層各加一張點(diǎn)膠紙。(2)高低壓繞組間，高壓繞組自身及低壓繞組自身均采用瓦楞紙板加圓撐條或者撐條做油道。繞組長(zhǎng)邊輻向尺寸誤差較大，這是因?yàn)閷娱g有反作用力的作用，只靠手拉導(dǎo)線繞制繞組會(huì)成橢圓形，因此，導(dǎo)線受一定的牽引力和正壓力(可使用導(dǎo)線拉緊器)，盡量減小疊繞系數(shù)。非晶合金鐵心變壓器的高低壓繞組是矩形繞組，因?yàn)槔@組在加工完成后加熱整形過(guò)程中，點(diǎn)膠紙能夠有效地保證整形尺寸不發(fā)生回彈。，在繞組繞制過(guò)程中用膠帶粘在繞組導(dǎo)線上，用以降低繞組的輻向裕度。 非晶合金變壓器主要參數(shù)的確定 三相五柱式卷鐵心在勵(lì)磁時(shí)，磁通流經(jīng)4個(gè)鐵心框，有不對(duì)稱分布現(xiàn)象存在。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，磁通密度不宜選得過(guò)高，～。 在變壓器制造過(guò)程中，4個(gè)鐵心框在繞組裝配時(shí)，經(jīng)過(guò)打開(kāi)鐵心接縫、套裝繞組、再合上接縫以及壓緊繞組等工序，這樣就使鐵心受到力的作用，從而造成裝配后的空載損耗比裸鐵心時(shí)有所增加。該系數(shù)同鐵心與繞組的組合方式、操作工人的經(jīng)驗(yàn)和技能等諸多因素有關(guān)，一般取=～。因?yàn)榍罢咭自斐衫@組過(guò)電壓，絕緣相對(duì)不安全，亦會(huì)使損耗增加，而后者則相反。第四章 非晶合金變壓器的電磁計(jì)算 非晶合金變壓器的鐵心計(jì)算鐵心材料采用具有軟磁特性的非晶合金帶材為鐵心材料。(2)～。(4)密度(5)(50Hz)時(shí)， o(6)， T～l .35 T。導(dǎo)線材質(zhì)：以下的采用 2高強(qiáng)度縮醛漆包圓線，其余采用ZB 。(2)容量為315kVA～1 600kVA、高壓為6kV ～，采用帶圓角矩形箔式結(jié)構(gòu)；(3)容量為30kVA～l 600kVA、高壓為6kV～10kV的高壓繞組，采用多層層式帶圓角矩形結(jié)構(gòu)。在計(jì)算電抗電壓降時(shí)，可以用一個(gè)周長(zhǎng)相等的等效圓形鐵心來(lái)代替實(shí)際存在的矩形鐵心，即Ro=C+D( Ro為等效半徑)。計(jì)算電抗電壓降的關(guān)鍵在于計(jì)算漏磁等效面積，式中，——高壓繞組額定匝數(shù)及高壓繞組油道外的額定匝數(shù)，匝，——低壓繞組輻向尺寸，cm， ——高壓繞組輻向尺寸，cm， ——高低壓繞組內(nèi)的油道，cm ——主空道寬度，cm ——低壓繞組等效半徑，cm，——高壓繞組等效半徑，cm ——主空道等效半徑，cm，——低壓繞組油道內(nèi)外的匝數(shù)，匝 矩形繞組截面及等效半徑這樣計(jì)算電抗電壓降，便可用現(xiàn)有的圓形繞組計(jì)算公式。利用上述的計(jì)算方法，對(duì)某種鐵心尺寸的非晶合金變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以計(jì)算出相應(yīng)規(guī)格的相關(guān)數(shù)據(jù)。非晶合金鐵心組合式變壓器噪聲的主要來(lái)源是非晶鐵心的振動(dòng)，即鐵心的磁致伸縮。因此，在變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方而應(yīng)考慮盡量減少鐵心受力，非晶鐵心不能用夾件過(guò)分壓緊，這樣由磁致伸縮引起的非晶鐵心振動(dòng)所受的約束就比較小。一是通過(guò)聲波在油液中的傳遞。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB /T 10088 2004（6～220kV級(jí)變壓器聲級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)中明確表示:“本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的聲級(jí)限值不適用于非晶合金鐵心變壓器，非晶合金鐵心變壓器的聲級(jí)限值由制造單位與用戶協(xié)商確定”。根據(jù)市場(chǎng)和客戶反饋分析，2500kVA以下非晶合金干式變壓器聲壓級(jí)必須控制在65 dB（A）以下。 非晶合金變壓器的降噪措施針對(duì)噪聲產(chǎn)生的根源，可以從鐵心和噪聲傳遞途徑兩個(gè)方面采取措施，具體方法如下:（1）鐵心柱綁扎。（3）鐵心涂環(huán)氧與噴涂3M膠的比較。（5）鐵心框間間隙處理。（7）降低磁密。（2）器身與箱底間墊防振墊。（5）油箱與散熱片加強(qiáng)。（7）線