1.1摘 要: 介紹了非晶合金鐵心變壓器的5種鐵心結(jié)構(gòu)方案。 針對該變壓器設計中的問題提出了解決方案，并對其進行了價格評估。
2.1 疊環(huán)式卷鐵心
先用帶材卷成不同尺寸的環(huán)，然后將這些環(huán)疊成鐵心，并使得鐵心柱的截面接近圓形，見圖1。
這種結(jié)構(gòu)曾在大型殼式變壓器中使用。從經(jīng)濟角度出發(fā)，一般每個框宜采用5-9個環(huán)，填充系數(shù)在84%-90%之間，繞組通過分裂圓筒直接繞制在鐵心上。
疊環(huán)式卷鐵心的優(yōu)點是鐵心性能優(yōu)良，在繞組繞制和組裝等過程中鐵心受力很小，其強度也很高;缺點是為防止鐵心受力，鐵心和繞組的夾緊結(jié)構(gòu)復雜。
2.2、單環(huán)式卷鐵心
2.3 氣隙分布式卷鐵心
先把帶材卷成圓環(huán)，然后壓扁，再進行切割整理，使接縫形成階梯形分布。鐵心退火后，把接縫處分開，裝入矩形繞組后，將鐵心重新恢復成原樣。鐵心外觀與接縫形式見圖3
氣隙分布式卷鐵心的性能比前面兩種差，這是由于鐵心接縫的分開和重新恢復所造成的。另外，鐵心切割時，需使用專用的切割設備。
2.4 搭接式卷鐵心
同“氣隙分布式卷鐵心”類似，區(qū)別在于它們的接縫形式。
氣隙分布式卷鐵心在接縫處片與片之間兩端對齊(參見圖3)，而搭接式有額外的搭接長度，上下重疊。
直接縫鐵心疊積圖如圖5所示。
表1為上述5種鐵心結(jié)構(gòu)的對照表。從表1中可看出，在目前采用搭接式卷鐵心是一種兼顧各類因素的合理選擇。
3、非晶變壓器設計中的一些問題
3.2 標稱磁通密度的確定
四框五柱式卷鐵心在勵磁時，磁通流經(jīng)4個鐵心框，有不對稱分布現(xiàn)象存在。
這使某些局部磁通由于受不對稱分布產(chǎn)生的高次諧波疊加的影響而發(fā)生畸變，從而引起局部磁感應超飽和，導致?lián)p耗迅速上升。因此，設計時，標稱磁通密度不宜定得過高。
3.3、工藝系數(shù)
變壓器制造過程中，4個鐵心框在與繞組裝配時，需經(jīng)歷打開接縫、套裝繞組及再連接接縫等一系列使鐵心受力的操作，從而造成裝配后損耗比裸鐵心時有所增加。設計時，應考慮這個增加值，理論上用工藝系數(shù)來表示。
它同鐵心與繞組的組合方式以及操作工人的經(jīng)驗和技能等諸多因素有關，一般取值范圍應在1.08~1.15之間。
3.4、鐵心受力
鐵心中產(chǎn)生的應力分靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)應力一部分來自于鐵心自重，另一部分是在裝配時產(chǎn)生的。動態(tài)應力則來自于變壓器的短路電動力。
非晶合金鐵心的損耗與合金帶表面壓力相關度很大，損耗會隨著壓力的增大而迅速上升。因此，應選擇合理的裝配結(jié)構(gòu)，使鐵心表面壓力維持在低于某一允許值。
3.5、噪聲
變壓器的噪聲源于變壓器鐵心在交變磁通下磁致伸縮而引起的振動。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。
由于非晶合金的磁致伸縮程度比硅鋼片高約10%，而且非晶合金鐵心不適宜過度夾緊，因此，非晶變壓器的噪聲將高于硅鋼片變壓器。
歐洲的電力部門曾做過兩類變壓器的噪聲比較試驗，結(jié)果顯示，非晶變壓器的聲級比同類規(guī)格的硅鋼片變壓器高6-8dB。當然，這是可以接受的，因為它仍在歐洲環(huán)境規(guī)程對噪聲的要求之內(nèi)。
這意味著，盡管非晶變壓器的噪聲較高，但它高得并不多，不至于影響環(huán)境，也不會超過相關環(huán)境標準中的要求值。
4、非晶變壓器的價格評估
非晶變壓器的價格十分令人關心，因為它是這門新技術能否被廣泛采用的前提。
使用非晶變壓器的首次投資額較高，吸引用戶購買的關鍵因素是它的超低損耗特性，它能使用戶的長期支出下降。
有些地區(qū)的電價較高，用戶從長遠支出考慮，會購買非晶變壓器。某些地區(qū)的電力部門假如正打算新建電廠來增加電能供應，他們會發(fā)現(xiàn)通過使用超低損耗的非晶變壓器來降低線路損耗或許會比建設新廠更有效益。
從1981年起，國外出現(xiàn)了變壓器損耗評估的概念，并將其用于變壓器招標采購過程中。對產(chǎn)品的價格和性能進行綜合評估，目的是獲取最大的使用效益。目前這種評估方法已被廣泛采用。
1臺變壓器一定壽命期的總使用成本稱為TOC(Total Owning Cost),它由下式計算:
式中 C—變壓器的售價，元—變壓器的空載損耗，W —變壓器的負載損耗，W —空載損耗的投資系數(shù)，元/W —負載損耗的投資系數(shù)，元/W ?
從上式可知， 值越大， 的降低對TOC的降低所起的 作用越大。
現(xiàn)以國內(nèi)市場400kVA的變壓器為例，分別計算損耗水平為S9的常規(guī)變壓器和非晶變壓器的TOC值，作一比較(兩者的負載損耗定為一致)。
容量:400kVA
損耗指標:對S9常規(guī)變壓器，空載損耗800W，負載損耗4,300W:對非晶變壓器，空載損耗170W，負載損耗4,300W。
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