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(电子行业企业管理)非
晶合金在配电及电子变压
器中的应用:.
非晶合金在配电及电子变压器中的应用
1引言
自从1978,已经261982年美国开始研制非晶合金配电变压器以来年了。年第一
台非晶合金配电变压器在美国电网上正式运行,1985年美国开始批量生产。到
现在,非晶合金配电变压器的生产和应用已遍及世界各地。作为一种节能型配电
变压器,在新世纪已得到国际上广泛的认可,生产和应用正处于蓬勃发展时期。
从1980年起,非晶合金在电子变压器中开始应用。作为漏电开关用的零序电流
互感器、逆变焊机中的逆变变压器、电流互感器、高频开关电源用开关变压器和
电感器、抗电磁干扰滤波器等的磁心材料,已得到广泛的应用。
1986年我国试制成功第一台非晶合金配电变压器。由于种种原因,经过十七年,
在我国非晶合金配电变压器仍然没有得到广泛的应用。非晶合金在电子变压器中
的应用也存在一些问题。因此,本文在介绍美国、欧洲、日本、印度、东南亚的
非晶合金在配电变压器和电子变压器中应用的发展现状和前景的基础上,对我国
非晶合金在配电和电子变压器中的应用,提出一些建议,供读者参考。
2非晶合金在国外配电变压器中的应用

多万台。居民住宅多半使用单相配电变压器,美国的6-10KV4000级配电变压器有
容量为10-167kVA,其中最常用的为15kVA25kVA。商业和工业多半使用三相和
配电变压器,容量为75-1600kVA,个别的达到2500kVA5000kVA。和
家以上的企业采用非晶合金生产非晶合金配电变压器,其中至少有现在美国有9
315CE302000kVA。空载家生产能力超过万台。公司年生产能力超过万台,万:.
损耗比同容量硅钢配电变压器下降60%以上。例如,2500kVA三相非晶合金配电
变压器的空载损耗为845W,而2500kVA三相硅钢配电变压器的空载损耗为
2400W。因此,非晶合金配电变压器有显著的节能效果。
计划在内,推广非晶合金配电变压美国政府采取一系列措施,包括“能源之星”
器。同时,电力公司在采购配电变压器时,充分考虑到非晶合金配电变压器的节
能所取得的经济效益。因此,投标时,往往是非晶合金配电变压器中标。据不完
全统计,到200020%左右,超过800年非晶合金配电变压器已占配电变压器总数的
万台。
多万台。而且据有关资料介绍,美国配电变压器每年更换和补充**********年至
年,%。非晶合金配电变压器在美国的生产和应用有美
好的前景。现在,无论在非晶合金配电变压器的生产和应用上,都处在世界上的
前列。

欧洲(主要指欧盟中的西欧国家)的6-10KV级配电变压器总台数基本上和美国
相当,也有4000多万台。近年来,出于环境保护和节能的目的,大力推广采用
非晶合金的非晶合金配电变压器,约占总台数的5%左右。生产厂家有:瑞士ABB
种规格;三相非晶合金配电公司,生产单相非晶合金配电变压器10-300kVA,10
变压器50-100kVA,9CET-阿尔斯通公司生产三相非晶合金配电变种规格;英国
压器25-630kVA,10Bilbao-ABBTrofodldSA种规格;西班牙公司生产三相非晶
种规格。空载损耗比同容量硅钢配电变压器下降合金配电变压器100-630kVA,8
60%以上。
欧盟中的英国、法国、德国、荷兰、比利时及瑞典和瑞士都有大量应用,值得注:.
意的是东欧国家(例如波兰、匈牙利等)近年来也有生产和应用非晶合金配电变
压器的报导。

日本由于资料有限,非常重视节能型配电变压器的生产和应用。1999年日本重
新修改了配电变压器的损耗标准,把以前的节能型配电变压器改为普通型配电变
压器,而把采用磁畴细化型硅钢和非晶合金的,损耗更低的定为新的节能型配电
变压器。预计到20101000年为止,要投入新的节能型配电变压器万台,其中非
左右。因此,非晶合金配电变压器的开发和生产,一晶合金配电变压器要占1/3
直受到特别重视。19992001年日本节能大奖和年的日本***会长奖都授给
了新开发的非晶合金配电变压器。
日本生产非晶合金配电变压器的有大阪变压器厂、日立公司、东芝公司、高岳制
作所、爱知电机公司等,年生产能力超超过10NAMCO万台。公司以前主要生产
非晶合金铁心,最近也开始生产非晶合金配电变压器。2001500kVA年试制的三
相非晶合金配电变压器,原边22KV,,空载损耗980W,负载损耗28000W,
%,%,,油量4700升,噪声≤58db,是
目前世界上容量最大的一台非晶合金配电变压器。

从1992年起,印度新德里非晶合金有限公司就开始批量生产三相非晶合金配电
变压器,容量为25-100kVA,主要用于农村电网。印度农村电气化公司在政府资
助下,每年向农村电网投入上万台非晶合金配电变压器。据报导,到2000年,
印度已有615家非晶合金配电变压器制造厂,年生产能力超过万台。生产的非
晶合金配电变压器容量也扩大到500kVA以上。印度农村电网中非晶合金配电变:.
压器的拥有量已占配电变压器总量的20%。

东南亚的马来西亚、印尼、菲律宾、泰国等国和南亚的孟加拉、尼泊尔等国都积
极推广应用非晶合金配电变压器。有的已向电网投入35万至万台非晶合金配电
变压器,有的每年都要采购上千台非晶合金配电变压器,成为非晶合金配电变压
器的一个重要应用市场。例如:孟加拉国20031020044年月至年月招标的农
台,其中村用单相非晶合金配电变压器共计109605kVA650010kVA3900为台,为
台,小容量占绝大多数。
3我国非晶合金在配电变压器中的应用
,内地才形
成批量生产能力。据不完全统计,我国内地拥有非晶合金配电变压器生产许可证
的制造厂已超过404家。但是到目前为止,年产量上千台的制造厂,只有不到
家。投入电网运行的,还不到2万台。即使与我国台湾相比,也存在很大差距。
更不用说与美国、欧洲、日本、印度相比了。据报导,我国台湾省年生产能力超
过142000万台的非晶合金配电变压器制造厂已有家。到年投入电网运行的非
晶合金配电变压器已超过10万台。
我国内地非晶合金在配电变压器中应用迟迟推广不开的原因是多方面的。从技术
方面看,199630kVA1600kVA年前后进行的联合设计和试制,形成了从到的三
相非晶合金配电变压器系列。现在我国内地40多家非晶合金配电变压器厂绝大
多数采用这种技术。由于建立在国外非晶合金带材和铁心基础上,这种技术存在
先天不足之处。首先,必须采用国外非晶合金带材和铁心,铁心的供应量和价格
受制于人,供应量不足,使非晶合金配电变压器生产总量受限制。铁心价格高于:.
国际市场价格,从而造成非晶合金变压器出厂价格居高不下。其次,这种技术基
本上是从国外技术嫁接来的,没有考虑本国国情对经济技术指标进行相应的调整。
例如作为技术指标之一的阻抗电压,完全照抄硅钢配电变压器的数据,而不考虑
非晶合金配电变压器又矮又胖(受铁心限制)的特点进行修正,加大了制造成本。
因此生产的非晶合金配电变压器不能为我国内地市场完全接受而形成批量生产
能力。
针对技术上存在的问题,广州市思翔电磁技术有限公司结合国内实际情况,开发
出既能用国外非晶合金铁心,又能用国内非晶合金铁心,经济技术指标适用于国
内市场的新型单相和三相非晶合金配电变压器,铁心供应量和价格上不再受单方
面限制。国内非晶合金带材经过多年努力,生产能力已超过上千吨,铁心生产能
力正在逐步扩大,不久可以超过1000吨。因此,经过努力,近两三年内可形成
使用上千吨非晶合金铁心的非晶合金配电变压器生产能力。
为了加快我国非晶合金在配电变压器中的应用,下面提出几点建议:
(1)我国内地,随着城乡人民生活水平的提高,家用电器使用日益增多,2002年
夏季形成用电量达到历史最高水平的城市不下十几个,2003年同样出现这种情
况。解决这种用电需求逐步增加的办法,一个是新建电厂,增加供电量;一个是
采用节能措施,减少损耗。采用损耗比较低的非晶合金配电变压器是一个有效措
,有利于供电的施。建议国家尽快制订“配电变压器能效及技术经济评价导则”
电力公司和用户根据损耗最低的要求,积极选用节能型的非晶合金配电变压器。
(2)建议国家像美国和印度那样。采取适当措施,例如对国产非晶合金铁心进行
补贴或者降低增值税等等,既推广应用了国产非晶合金材料,又降低采用国产非
晶合金铁心的非晶合金配电变压器的制造成本,早日形成完全国产化的非晶合金:.
配电变压器批量生产能力和应用市场。
(3)随着西部大开发的建设力度加大,西部将出现一批批新建厂和住宅区,建议
国家采取措施,鼓励这些用户采购非晶合金配电变压器,从而使西部新建的配电
网一步到位为线损和变损都较低的节能型配电网,不必以后再进行改造。
(4)国外城乡电网大量使用5、10、15、25kVA单相非晶合金配电变压器。小容量
单相非晶合金配电变压器的价格低,例如5kVA单相非晶合金配电变压器的价格
每台为2500~3000(约300~350),容易为用户所接受。据估计国元人民币美元
外小容量单相非晶合金配电变压器约占非晶合金配电变压器总台数的80%以上,
配电网中应大力推广单相三线制代替三相四线制,促进单相非晶合我国在10kVA
金配电变压器的应用,从面降低配电网的线损和变损。
4非晶合金在国内外电子变压器中的应用
国外把非晶合金应用在电子变压器中比用在配电变压器中要晚一些。国内、日本、
欧洲和美国都有一些公司开展这方面的工作,主要应用的电子变压器有电流互感
器、逆变焊机的逆变变压器、高频开关电源中的开关变压器和电感器、抗电磁干
扰滤波器和家用电器中的一些变压器和电感器等。国内除以上几种电子变压器外,
还大量将非晶合金用于漏电开关用的零序电流互感器。

年代初美国和意大利相继用铁基非晶合金制成电流互感器,
级。估计已投入批量生产。我国也把非晶合金磁心用于电流互感器,但不是铁基
非晶合金,而是铁基纳米晶合金,现在用于电流互感器的铁基纳米晶合金磁心的
产值相当可观,可能居于非晶合金类产品的第一、二位。国内也有人试用过铁基
非晶合金用于电流互感器,到目前为止,结果并不满意。如果用铁基非晶合金代:.
替铁基纳米晶合金制造电流互感器,磁心成本可降低三分之一以上。

漏电开关用零序电流互感器用非晶合金磁心,在我国正在大量生产。虽然产量大,
由于价格竞争,总产值并不高。还存在一致性和稳定性差等缺点。因此高档漏电
开关用零序电流互感器不用非晶合金磁心,仍用高磁导坡莫合金磁心。如何从配
料和工艺流程上控制零序电流互感器用的非晶磁心的一致性和稳定性是需要解
决的问题,现在,已有一些低Ni高磁导坡莫合金开发出来,使这个问题更显得
十分迫切。

美国、欧洲已经把非晶合金大量用于逆变焊机中的逆变变压器,从而使焊机的体
积和重量大大降低,成为便携式逆变焊机。方便在造船工业和建筑业中使用,同
时效率有明显提高,国内也有公司大量生产,而且开发出甲壳虫式线圈结构,有
所创新。如果能进一步降低非晶合金损耗,可以比较容易解决散热问题,降低成
本,更有利于推广。

10kW20-40kHz,非晶合金磁心有可能以上的大功率高频电源,工作频率一般为
和软磁铁氧体磁心竞争。国外已有用非晶合金磁心制成的高频开关电镀电源,效
率比晶闸管电镀电源高,有明显的节能经济效益,国内开发的电力操作和蓄电池
充电电源也可以考虑采用非晶合金磁心制作变压器和电感器。由于各个批量之间
一致性不好,价格较高。现在与软磁铁氧体的竞争中,性能价格比并不占优势,
需要进一步降低价格和提高性能。
:.
50kVAUPS中的变压器、直流滤波电感器和功率因数校正电感器采用以上大功率
非晶合金磁心,比采用硅钢磁心可提高效率,比采用软磁铁氧体磁心可缩小体积,
国外已有成功的例子,尤其是直流滤波电感器用磁心,采用恒磁导的非晶合金磁
心或粉心,是比较好的方案之一。50kVAUPS以上大功率中的整流变压器采用非
晶合代替硅钢,可以降低铁损,减少待机损耗,有明显的节能效益。

计算机电源一般为多路输出电源,工作频率正逐渐提高到100kHz,大量采用磁
放大器(饱和电感器)作为输出控制。国外已生产18μm以下厚度的钴基非晶合
金带材,可以用到1MHz,甚至5MHz的高频电源。国内如果不解决18μm下厚度
的钴基非晶合金的批量生产,就无法与已进入国内市场的外国公司竞争。

用铁基纳米晶合金磁心组成的共模滤波器性能价格比优于软磁铁氧体,已成为日
本日立公司的一种批量产品。国内应当开发相应的共模滤波器和组合的抗电磁干
扰滤波器。特别是现在强制执行产品电磁兼容论证,抗电磁干扰滤波器的市场前
景看好。

家用电器的变压器和电感器数量大,是非晶合金应用的新市场。例如变频空调中
的电感器,加上它后可以提高功率因数,减小噪声,又例如微波炉中的升压变压
器,如果用非晶合金高频变压器可以大大降低重量和成本。还有荧光灯用电感镇
流器,用非晶合金代替硅钢,也可以缩小体积降低成本。这些例子,国外已有应
用的产品,国内有的已经开发,有的还未开发,值得有意者关注。
参考文献:.
[1]徐泽玮:“电源技术和电子变压器”《国际电子变压器》200312年第期
[2]《农村电气化》2000年增刊:《低损耗卷铁心配电变压器专辑》
[3]日刊《OHM》200110年第期
[4]日刊《OHM》20021年第期
新闻出处:国际电子变压器200411年月刊
文章作者:徐泽玮:.
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