非晶合变压器培训教材专题培训课件

1、任何疑问或技术探讨，请联系：胡雄文 (Mr.Tom Huomhu1介绍涉及内容非晶合金材料的发展历程非晶合金材料的性能特点非晶变压器的技术经济性非晶变压器的主要制造技术非晶变压器的市场现状与趋势2原子排列结构（晶体结构与非晶态结构）非晶合金英赛非晶技术3非晶合金带材的制造过程材料制造英赛非晶技术4非晶材料发展历史1950年： 实验室中金属的“非晶状态”被偶然发现1959年： “快速凝固技术”被发明。1966年： 研究发现了高磁饱和度的铁基非晶合金。英赛非晶技术5非晶材料带宽变化19721975年： 铁基非晶合金带材诞生，带宽（0.1英寸）。1975年： “Planar

2、 Flow Casting”的制造方法诞生。1980年： 带宽增大到（1英寸）。1990年： 商品非晶带材带宽已可达到（8.4英寸）,叠片系数达到 80-82。2000年： 商品非晶带材标准带宽：5.6、6.7、8.4英寸，叠片系数达到 8486。2005年： 叠片系数达到8890。英赛非晶技术6非晶材料历史 自从发现了非晶合金的磁性能以后，把它应用于变压器铁芯就成为电气工程师的一种梦想，因为：磁性能太好了！ 它的磁性能太好了，它能减少变压器的铁损能达到2/3以上。制造成本低！ 非晶合金的制造只有一个工序：把钢水直接喷铸到转动的盘上 就可直接成材。 常用的冷轧硅钢片的制造工序复杂得多，达30余

3、道工序。英赛非晶技术7非晶变压器发展历史80年代早期： 非晶合金带材的宽度 1英寸，材料性能不稳定；1982年： 带宽和材料稳定性得到有效提高： EPRI（美国电力研究院）、 ESEERCO（美全国电能研究集团）、 GE ASEC Allign Signal 等八大机构 开始联合研发AMDT(非晶合金铁芯变压器)。至1985年末： 有1000台AMDT被制造完成并发送到EPRI下的电力 公司的90个地点开始商业试运行。英赛非晶技术8非晶变压器可靠性验证EPRI的AMDT评估项目1982年启动，它分为两个阶段：第一阶段，25台，50KVA/15KV 箱变样机，被安装在25个不同地点，每6个月测试

4、损耗性能。第二阶段，在90个EPRI会员单位，安装了1000台 杆上式配变。运行结果记录：截至1991年11月，共有7台返还工厂修理：其中： 3台， 外部电弧闪络放电，损坏了高压套管和油箱。 1台，油箱损坏，被汽车撞击。 1台，低压套管漏油 1台，线圈损坏，过载250 几个小时。 1台，箱盖过度锈蚀，被安装在海岸边，严重的盐水侵蚀。英赛非晶技术9非晶变压器发展历史非晶合金变压器可靠性验证 从1982年至1991年，美国EPRI下属配电网中跟踪观察的1025台非晶变压器挂网试运行，运行良好，没有1台是因为非晶铁芯的问题而返修，非晶材料长期负荷下性能持续保持稳定。 在此期间，日本也进行了100台非

5、晶变压器的试运行测试，运行结论完好。 1994年（共历时十年），EPRI完全肯定了非晶铁芯变压器的长期稳定性考核，允许非晶变压器在全美电网上运行。英赛非晶技术10非晶合金铁心结构卷铁心Distributed Lap Loop AMDT 非晶合金铁心英赛非晶技术11非晶合金成品铁芯 AMDT 非晶合金铁心英赛非晶技术12变压器空载损耗对比表英赛非晶技术13非晶合金磁化曲线英赛非晶技术14非晶合金损耗水平曲线英赛非晶技术15物理参数非晶合金材料的物理特性：1. 化学元素组成：硼、硅、铁 2.易碎性：薄片，Metglass 金属玻璃 3.厚度：0.026mm，约为硅钢片的1/10 4.磁致伸缩程度（

6、）：比硅钢高10英赛非晶技术16压力敏感性损耗与压力的关系 非晶合金是在高速急冷下喷铸成形的，急速冷却时在材料内部会产生内应力，同时材料在加工成铁心的运动过程中会产生机械应力，这些应力都会使非晶合金优异的磁性能变坏。表面压力处理不当，铁心磁特性的恶化是非常显著的。 从非晶合金急冷成形到加工成铁心这段过程中产生的应力可通过退火工艺来消除，但铁心在器身装配和运行过程中产生的应力则无法消除。 为了使非晶合金铁心获得理想的磁特性，非晶变压器的器身结构设计与装配工艺完全不同于传统硅钢片。如按传统技术制造，损耗的大幅变化将无法预期。英赛非晶技术17温度敏感性磁饱和与温度的关系磁饱和感应强度Bm和温度的关系

7、晶化温度：“非晶态”被“解冻”的温度，晶体重新按晶体结构有序排列。 大部分铁基非晶合金的晶化温度均在500以上。居里温度：非晶合金失去导磁能力的温度，一般在400 （METGLAS 2605SA1： 395 ）英赛非晶技术18温度敏感性导磁力、温度与组成元素的关系 磁饱和感应强度Bm同材料的化学组成有紧密关系，在材料制造过程中可以通过改变元素的组成来控制材料的Bm值。 目前，用于电力变压器非晶合金一般由80的铁和20的硼和硅组成，Bm值在1.55T左右。英赛非晶技术19温度敏感性损耗与温度的关系 非晶合金的单位损耗、励磁容量与运行温度的关系。 当磁密低于两曲线的交叉点处时，铁心损耗的大小与温度

8、成反比，这同硅钢片的损耗的温度敏感性是一致的，是由温度升高电阻率上升而导致涡流损耗下降造成的。 当磁密超过交叉点处时，损耗曲线的斜率随温度升高而增大，上升速率加快，损耗大小与温度成正比。(设计元素之一）英赛非晶技术20典型退火曲线 退火能消除应力，改善铁心性能，降低损耗。保温温度的下限： 在一般在310以上，可消除急冷引起的内应力上限：则要小于材料的居里温度 为了使非晶合金得到最理想的磁特性，需在磁场中退火，退火时的外磁场大小应使非晶合金在退火过程中接近磁饱和。英赛非晶技术21AMDT 典型结构:- 单相心式- 单相壳式- 三相四框五柱式AMDT 典型结构形式英赛非晶技术22 非晶卷铁心的关合

9、AMDT Amorphous Core英赛非晶技术23非晶铁芯性能测试AMDT Amorphous Core Test英赛非晶技术24AMDT 典型结构: 单相AMDT 外形结构英赛非晶技术25AMDT 典型结构: 三相（四框五柱式）AMDT 外形结构英赛非晶技术26电费节约直接比较年节电费用（考虑直观和计算方便，忽略无功损耗和负载率的影响）英赛非晶技术27节能效果 考虑无功分量和负载率时，节约能耗计算：英赛非晶技术28性价比评估结论： 假设非晶合金变压器的售价是S9变压器的1.5倍时，TOC法测算的非晶变压器性价比比S9高9%。 以上计算选用的是最保守的A/B值，当A与B的比值取国际上通行的

10、中间值5时，TOC法测算的非晶变压器性价比将比S9高达20%。英赛非晶技术29节能效果 TOC评估英赛非晶技术30节能效果 Payback 投资回收期英赛非晶技术31制造非晶变压器牵涉到的五大关键技术：AMDT制造技术1. 变压器内核受力结构（设计）：（由非晶材料受力敏感性要求）涉及产品非晶材料的结构设计和力传递的合理方式，确保产品的优异损耗性能在产品的储运和运行中保持稳定。2. 合理匹配的绝缘系统（设计）：（由非晶合金薄片的易碎性和矩形绕组结构决定）涉及产品在矩形高压电场中绝缘材料的合理匹配的原则和方法，以及对金属碎屑的游离控制，保证产品寿命期内绝缘性能的高度稳定。英赛非晶技术32制造非晶变

11、压器牵涉到的五大关键技术：AMDT制造技术3. 抗短路能力（设计）：（由非晶变压器的矩形线圈和免受力非晶铁芯的要求）非晶变压器的矩形线圈和不能受力的非晶铁芯要求有一种新技术来解决巨大的短路电动力冲击的难题。4.噪声控制技术（设计和工艺)：（由非晶合金材料的磁致伸缩效应决定）非晶合金材料产生的噪声能量远高于传统硅钢，要求有一种新技术来解决产品内核中电磁震动源的抑制、疏导和吸收，保证产品在运行中的噪声符合标准和低于传统硅钢变压器。英赛非晶技术33制造非晶变压器牵涉到的五大关键技术：AMDT制造技术5. 产品装配技术(工艺）：（由非晶合金材料的易碎性和非晶铁芯对受力的敏感性决定）非晶铁芯对力的敏感性

12、和非晶片的易碎性要求有一种新的装配流程和工艺装备来保证产品制造过程中对铁芯的受力保护和非晶碎屑的游离控制。英赛非晶技术34各生产商损耗水平对照英赛非晶技术35ASEC 独特技术Amorphous Alloy Core Distribution Transformer EnsavTM SeriesEnsavTM 英赛非晶技术四大独特专利技术： 专业用于解决把非晶合金作为铁芯材料的配电变压器的设计、工艺、装配流程中遇到的技术难题。英赛非晶技术36ASEC 独特技术Amorphous Alloy Core Distribution Transformer EnsavTM Series1. Magle

13、v Circuit (PTLicense -311) 悬浮磁圈技术2. Tuff-Flex Insulation Sysetem (PTLicense -312) Tuff-Flex 绝缘系统3. Noise Tube-absorbing (PTLicense -313) 噪能管吸技术4. Plator Body Assembly (PTLicense -314) 普莱特结构装配技术英赛非晶技术37ASEC 独特技术 Maglev Circuit (PTLicense -311) 悬浮磁圈技术示意图英赛非晶技术38ASEC 独特技术 短路电动力的控制示意图设计流程软件包括短路电动力的校核：1.

14、低压线圈短路强度校核；2.高压线圈短路强度校核；3.器身夹件短路强度校核；4.油箱短路强度校核。英赛非晶技术39ASEC 独特技术 噪声的控制英赛非晶技术40ASEC 独特技术 噪声的控制措施之二降噪专用弹性吸能垫（内含阻尼油腔）英赛非晶技术41ASEC 独特技术 器身装配方法差异之一传统硅钢变压器：线圈直立式安装ASEC非晶变压器：专用装配设备，线圈卧式安装。（优点之一：防止非晶铁屑掉入线圈内部）英赛非晶技术42 按非晶变压器电动力数学模型分析：短路电动力最终传递到油箱，油箱需要一定的耐受强度。非晶变油箱：厚钢板片式散热器结构 （因波纹油箱钢板厚度仅1.2mm，一般不采用）高强度油箱，可支持

15、气垫补偿油膨胀结构，免除了储油柜，整个产品结构简练。非晶变压器油箱结构英赛非晶技术43ASEC 非晶变压器总体结构英赛非晶技术44ASEC 油箱密封方式方式1：螺栓橡胶条联接 （国内传统厂家采用） 优点：传统方式，操作方便 缺点：橡胶条老化，老化后需要维护方式2：箱盖焊接（美国市场2004年前采用） 优点：联接可靠 缺点：焊接时热量对油箱保护漆层、绝缘油和纸质绝缘产 生永久伤害。方式3：螺栓专用密封粘结剂联接（美国市场目前采用） 优点：联接可靠，无损害， 树脂型粘结剂长寿命，产品寿命期内免维护。英赛非晶技术45抗短路能力 ASEC合理的产品内核结构，巧妙地将短路力传递给油箱承担，极大地提高了产

16、品的抗短路冲击能力。 合理地调配设计油箱强度，能使非晶产品的抗短路能力远远优于传统产品结构。英赛非晶技术46噪音理论上，在相同外部条件下，非晶变的噪声会高于硅钢变压器。但是： 非晶 硅钢固有磁致伸缩程度（）： 高 低应用磁通密度： 1.3T 1.7TASEC器身结构吸振效率： 好 差抑噪措施： 强 弱结论：采用ASEC合理的器身结构和专用抑噪措施后，非晶变的噪声指 标优于硅钢变压器。英赛非晶技术47过载能力非晶变和硅钢变的过载能力均按国家标准要求设计。影响到产品过载能力的关键因素： 绕组最热点温度在过载倍数下到达绝缘材料承受极限的时间绕组平均温度 环境温度油平均温升 绕组对油温升梯度绕组最热点

17、温度 环境温度油平均温升 绕组最热点对油温升梯度非晶变因最不利于散热的内核（非晶铁心）的损耗低，整个器身内温度场的分布均匀，即绕组最热点温度理论上会低于硅钢变。结论：非晶变的过载能力应优于硅钢变压器。英赛非晶技术48站在使用者角度看：(在安装和运行管理上，同传统变压器无区别）非晶配电变压器与硅钢配电变压器在使用上的区别：外观：基本无区别 （非晶变一般不采用波纹油箱）负载损耗：按国家标准系列空载损耗：非晶变大大低于硅钢变，仅为S9的20。运行维护：非晶变全密封结构 免维护 耦合电容值相对较大： 现场做耐压时，容性 负载电流较大，要求的试验变压器容量会略 大一些。运输安装：无区别非晶变压器与普通配

18、变在使用上的区别英赛非晶技术49优质非晶变压器与非优良非晶变压器的差别：AMDT制造技术外观：几乎相同。性能：相同规格，优质产品空载损耗值低。（它体现了工艺 水平的高低）空载损耗稳定性：优质产品：运输和运行后低损耗持续稳定；非优产品：运输或运行后损耗游移不定。可靠性：优质产品：高。耐压时无异声。非优产品：低。耐压时有时有尖锐声。英赛非晶技术50提供低价产品的一些“技巧”(猫腻)英赛非晶技术51AMDT 市场现状 国际市场应用国家和地区AMDT得到广泛重视和应用：美国、加拿大、墨西哥、巴西、日本、印度、韩国、台湾等日本该国从2000年开始逐步提高非晶变压器的上网比例，到2005年时，日本几乎所有

19、配变都使用非晶合金变压器。印度中央和地方政府及供电部门强调节能，印度亦建有较多的非晶变压器生产企业。印度政府提供专项节能开发资金加快了非晶合金变压器在其国内的推广使用，并已向美国等地区出口。英赛非晶技术52AMDT 市场现状 中国市场不完全统计，全国上网使用非晶变压器总量已达到约十几万台。重点地区：江苏：全国使用量最多。前三年每年新增4万台，新增20KV线路将 考虑全部采用非晶配变。山西：去年上网使用量约：3000台福建：去年订单量约：2500台尚无统计信息的批量应用地区：上海、云南、福建、 海南、广东佛山、深圳、广西、东北电网正在上网试运行的地区：北京、陕西、安徽、新疆等已列入今年推广计划：

20、重庆、浙江英赛非晶技术53AMDT生产商 AMDT 国内生产商技术来源置信电气：1999年引进GE非晶三相变压器技术顺特电气：2000年引进GE硅钢卷铁心变压器技术休伯康特：2007年引进美国ASEC Ensav英赛非晶 变压器技术英赛非晶技术54非晶带材生产商美国Honeywell： 8 条生产线日本Hitachi: 4 条生产线安泰科技： 第一期 5000吨生产线建设初步完成， 后期逐步增产达到5万吨规模。英赛非晶技术55AMDT能为中国带来什么？ 节约电力，降低对装机容量的需求，减少电厂、输电、变电的投资。 按1994年AlliedSignal的研究报告：假设从1995-2010年，中国

21、全面采用AMDT，中国将获得：节省发电装机容量600万千瓦；节约电能2400亿度；减少排放二氧化碳： 7690万吨减少排放二氧化硫： 520万吨英赛非晶技术56AMDT能为用户带来什么？ 直接减少电费支出 以500kVA计算，每台每年可节约电能6832.8kWh，一年节约电费4783元（当 电价为0.7元/kWh时）。所增加的一次性购置成本可在该变压器运行的3-4年内全部回收。 过载能力有优势 因变压器内核温升低，运行稳定性和可靠性高。 全免维护设计，减少维护费用。 内核温度低，能承受更长时间段的过载。客户社会责任的体现 有效降低 “能耗/GDP”指标，满足国家对地方“节能减排”的指标要求。有

22、利于国家的能源安全战略英赛非晶技术57AMDT 市场趋势 发展趋势预测1.技术的发展促使产品制造成本降低。a. 非晶材料性能的提高：叠片系数提高有效降低变压器材料成本。b. 专用绝缘结构的改善：提高可靠性，提高成品率c. 专用加工设备或流水线的研制：提高工作效率2. 价格非晶带材价格大幅下降，非晶变价格低于硅钢变压器。3. 市场 当非晶变价格低于硅钢变时，在配电领域，非晶变全面取代硅钢变。英赛非晶技术58ASEC 主要产品涉及Intelligence Network Sensors Solutions 智能电网传感系统英赛非晶技术59ASEC 主要产品涉及Industrial Power Quality Compensator 工业电能质量补偿系统英赛非晶技术60ASEC 主要产品涉及Energy Store Inverter System 能源储转系统英赛非晶技术61ASEC 主要产品涉及ASEC专注于能源系统主题：能源节约技术能源环保技术能源有效利用英赛非晶技术62英赛非晶技术63 QMS质量监理系统 是ASEC在集十多年非晶变压器的制造经验的基础上，结合TOC的质量管理技术开发而成，专用于管理非晶合金变