隨著我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展及城農(nóng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的不斷深入，非晶合金鐵心變壓器以其空載損耗低、節(jié)能、環(huán)保的明顯優(yōu)勢(shì)，符合了我國(guó)政府倡導(dǎo)的“節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的產(chǎn)業(yè)政策，越來(lái)越受到廣大電力用戶的青睞。為了加快變壓器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高節(jié)能水平，降低線路損耗，全國(guó)各地的變壓器生產(chǎn)企業(yè)紛紛加大了對(duì)非晶合金鐵心變壓器的生產(chǎn)、研發(fā)力度。本文將對(duì)非晶合金鐵心變壓器在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，以供大家借鑒參考。
非晶合金材料是一種新型節(jié)能材料，其主要是以鐵、鎳、鈷、鉻、錳等金屬為合金基，并加入少量的硼、碳、硅、磷等金屬元素制成的，它具有良好的鐵磁性。
非晶合金材料采用快速急冷凝固生產(chǎn)工藝，其物理狀態(tài)表現(xiàn)為金屬原子呈無(wú)序非晶體排列，它與硅鋼的晶體結(jié)構(gòu)完全不同，更有利于被磁化和去磁，加工成的非晶合金鐵心帶材厚度僅0.025mm厚，這種新型材料用于變壓器鐵心磁化過(guò)程相當(dāng)容易。能夠大幅度降低變壓器的空載損耗。不過(guò)其磁通飽和值較傳統(tǒng)的硅鋼材料低(1.57T—1.59T)，故非晶合金鐵心在設(shè)計(jì)磁通密度時(shí)單相變壓器一般取1.3T—1.4T，三相變壓器一般1.25T—1.35T之間取值較理想。
非晶合金鐵心材料對(duì)機(jī)械應(yīng)力非常敏感，無(wú)論是張引力還是彎曲應(yīng)力都會(huì)影響其磁性能，所以，鐵心的損耗會(huì)隨著應(yīng)力的增大而增加。這需要在器身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加以充分考慮。
非晶合金鐵心采用的非晶合金帶材加工工藝復(fù)雜，材質(zhì)硬而脆，難以剪切，變形加工困難. 因此目前帶材規(guī)格只有142mm、170mm、213mm三種寬度，非晶金鐵心只能根據(jù)變壓器容量需要采用相應(yīng)寬度的帶材制成長(zhǎng)矩形截面，從結(jié)構(gòu)形式上看，一般將下鐵軛部分設(shè)計(jì)成有交錯(cuò)搭接布置接縫的開口單卷卷鐵心結(jié)構(gòu)，以便于組合成單相或三相變壓器鐵心。
目前國(guó)內(nèi)三相非晶合金鐵心變壓器鐵心結(jié)構(gòu)，主要有三相五柱（如圖一）和三相平面式卷鐵心（如圖二）兩種。其中采用三相五柱式的較為普遍，通常10KV級(jí)、容量500KVA以下的小型配變采用4個(gè)卷鐵心的四框五柱結(jié)構(gòu)，容量較大時(shí)由于受到非晶合金帶材寬度的限制，一般采用8個(gè)卷鐵心分前后兩排疊放在一起，形成較大截面積的鐵心結(jié)構(gòu)，采用這種疊放結(jié)構(gòu)，可使非晶合金鐵心變壓器單臺(tái)容量達(dá)到2500KVA。
在非晶變壓器設(shè)計(jì)中，非晶帶材鐵心的疊片系數(shù)取值一般在0.82—0.86區(qū)間，而空載損耗工藝系數(shù)一般取1.4左右較為合適，在鐵心開口疊加處厚度系數(shù)上國(guó)內(nèi)大致有1.25和1.18兩種。其值的具體選用應(yīng)在生產(chǎn)前與所選用的非晶合金鐵心生產(chǎn)廠家確定。
由于非晶合金鐵心變壓器的鐵心采用長(zhǎng)方形截面，因此非晶合金鐵心變壓器的高低壓線圈也相應(yīng)的采用長(zhǎng)方形(如圖三)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇矩形線圈的長(zhǎng)寬比，使導(dǎo)線平均匝長(zhǎng)與非晶合金鐵心重量最優(yōu)化，發(fā)達(dá)地區(qū)線圈導(dǎo)線一般選用漆包扁銅線或銅箔來(lái)加工。
非晶合金鐵心變壓器繞組的結(jié)構(gòu)形式基本同于普通S9或S11型繞組，即高壓采用多層圓筒式，低壓采用雙層、四層圓筒式或箔式線圈結(jié)構(gòu)。在國(guó)內(nèi)，非晶合金鐵心變壓器繞組考慮到高次諧波等原因，聯(lián)結(jié)組別一般采用DYN11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)改善高低壓線圈電壓波形,降低電力網(wǎng)高次諧波垃圾都起到很好的作用。
非晶合金鐵心變壓器的高低壓繞組均為矩形線圈，在繞制中及繞制成形后會(huì)發(fā)生漲包現(xiàn)象，因此從設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)高低壓線圈的尺寸確定合理的偏差，必須確保相同裝配間隙和有效絕緣尺寸，廠家一般的作法是用成形機(jī)來(lái)壓裝線圈的長(zhǎng)軸面以保證相間距離，而把漲出的尺寸趕到非相間方向上去,這樣非相間方向上的幅向尺寸就大了，但究竟放大多少，各廠家是不同的，這就需根據(jù)自身情況經(jīng)實(shí)踐來(lái)確定。
矩形線圈繞完后有漲力存在，裝配及裝配完工后可能在線圈層間出現(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的發(fā)生，線圈的層間一律使用雙面點(diǎn)膠紙，經(jīng)專用壓裝模具加壓、加熱壓裝后形成一個(gè)整體，并在器身裝配前放開后，便進(jìn)行套裝工序，保證相間尺寸不發(fā)生變形。
非晶合金的主要問(wèn)題集中在絕緣結(jié)構(gòu)中，怎樣即經(jīng)濟(jì)又合理地節(jié)約原材料，絕緣是十分重要的課題。
非晶合金鐵心變壓器的高低壓線圈是矩形線圈，線圈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線圈整形尺寸不發(fā)生回彈，所以非晶合金鐵心變壓器線圈層間絕緣采用0.08雙面點(diǎn)膠紙較普遍。
線圈的一、二次之間的主空油道及高壓層間油道或低壓層間油道，一般采用絕緣紙板條（木條）粘在點(diǎn)膠紙上的形式，并按設(shè)計(jì)要求確定其大小尺寸，這樣做既可提高線圈機(jī)械強(qiáng)度又可增加線圈的散熱面積。
線圈端絕緣一般采用0.5或1.0紙板條制作，在線圈繞制過(guò)程中用膠帶粘在線圈導(dǎo)線上，用以降低線圈的幅向裕度。其它方面形式基本同于普通S9或S11型繞組結(jié)構(gòu)的絕緣形式。
（1）非晶合金鐵心片對(duì)壓力、撞擊及彎折等有非常的敏感性。在受到壓力、撞擊及彎折后其空載損耗會(huì)增加，同時(shí)很容易出現(xiàn)斷裂、掉渣等現(xiàn)象，從而可能引發(fā)變壓器絕緣出現(xiàn)故障。因此，要求在操作及搬運(yùn)過(guò)程中做到輕拿、輕放，避免出現(xiàn)撞擊、受壓現(xiàn)象。特別是對(duì)鐵軛開口的交錯(cuò)接縫處，進(jìn)行挑直及在線圈套裝后彎折回復(fù)原狀過(guò)程中必須精心操作。同時(shí)在整個(gè)操作過(guò)程中，要做到用干凈布料或絕緣紙遮蓋在線圈及絕緣的上端，以防止鐵心片產(chǎn)生的粉未掉入線匝內(nèi)。為防止下軛交錯(cuò)縫處非晶合金片在以后的裝配過(guò)程中掉落碎片，在裝配下夾件及夾件絕緣之前，須先用吸塵器吸凈金屬碎片及灰塵,再對(duì)接縫部位的兩側(cè)面涂刷絕緣漆進(jìn)行封閉化處理。
（2）非晶合金鐵心形式雖然可視為卷鐵心，但為了方便地套裝線圈，鐵心廠家將其下軛部分設(shè)計(jì)成對(duì)縫多層交錯(cuò)疊裝形式。為何將接縫部位非要布置在下鐵軛部位，而不能布置在上鐵軛部位呢？
前面已提到，非晶合金鐵心的下軛是可拆起的，也就是非晶片是活片，極易受到損傷，裝配后不能承受壓力。在變壓器器身裝配完畢后，整體器身需要翻轉(zhuǎn)180°，不能發(fā)生碰撞和扭曲現(xiàn)象。非晶合金鐵心在變壓器裝配后以至于以后的變壓器運(yùn)行中一直要處于懸掛狀態(tài)，為避免非晶合金鐵心受到較大的應(yīng)力而出現(xiàn)損耗增大現(xiàn)象或掉落金屬粉末的缺陷而進(jìn)行的設(shè)計(jì)，因此把這部分布置到下面去。一般較小規(guī)格產(chǎn)品可以直接用吊車翻轉(zhuǎn)。產(chǎn)品規(guī)格較大些時(shí)使用吊車翻轉(zhuǎn)就很不方便，必須使用專用翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)才能保證質(zhì)量。
（3）因?yàn)榉蔷Ш辖痂F心所特有的壓敏性，對(duì)夾件結(jié)構(gòu)提出來(lái)了特殊的要求，即要求夾件對(duì)鐵心除應(yīng)起到夾持作用外，還要有防護(hù)作用。因此其夾件結(jié)構(gòu)較特殊，與S9或S11變壓器夾件全然不同。在設(shè)計(jì)中主要應(yīng)做到在鐵軛兩側(cè)及頂部或下部，以及在邊柱兩側(cè)面均應(yīng)設(shè)有絕緣板進(jìn)行絕緣，外面要有鋼板夾件結(jié)構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上要體現(xiàn)出相應(yīng)的措施。
