非晶合金變壓器

非晶合金變壓器(英語：Amorphous Metal Transformer)是一種低損耗、高能效的電力變壓器。此類變壓器以鐵基非晶態金屬作為鐵芯，由於該材料不具長程有序結構，其磁化及消磁均較一般磁性材料容易。因此，非晶合金變壓器的鐵損(即空載損耗)要比一般採用矽鋼作為鐵芯的傳統變壓器低70-80%。由於損耗降低，發電需求亦隨之下降，二氧化碳等溫室氣體排放亦相應減少。基於能源供應和環保的因素，非晶合金變壓器在中國和印度等大型發展中國家得到大量採用。以中印兩國目前的用電量來計算，若於配電網全面採用非晶合金變壓器的話，每年大約可節省25-30TWh發電量，以及減少2至3千萬噸二氧化碳排放。

非晶合金變壓器設計

非晶合金鐵芯配電變壓器的最大優點是，空載損耗值特低。最終能否確保空載損耗值，是整個設計過程中所要考慮的核心問題。當在產品結構佈置時，除要考慮非晶合金鐵芯本身不受外力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數。除此設計思路外，還須遵循以下三點要求：

1. 由於非晶合金材料的飽和磁密較低，在產品設計時，額定磁通密度不宜選得太高，通常選取1.3～1.35T磁通密度便可獲得較好的空載損耗值。
2. 非晶合金材料的單片厚僅為0.03mm，所以其疊片係數也只能達到82%～86%。
3. 為了使用戶能獲得免維護或少維護的好處，現把非晶合金配電變壓器的產品，都設計成全密封式結構。

變壓器非晶合金結構特點

利用導磁性能突出的非晶合金，來用作製造變壓器的鐵芯材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設計和製造中是必須保證和考慮的。主要體體現以下幾個方面：

1. 非晶合金片材料的硬度很高，用常規工具是難以剪切的，所以設計時應考慮減少剪切量。
2. 非晶合金單片厚度極薄，材料表面也不是很平坦，則鐵芯填充係數較低。
3. 非晶合金對機械應力非常敏感。結構設計時，必須避免採用以鐵芯作為主承重結構件的傳統設計方案。
4. 為了獲得優良的低損耗特性，非晶合金鐵晶片必須進行退火處理。
5. 從電氣性能上。為了減少鐵晶片的剪切量，整台產品的鐵芯由四個單獨的鐵心框並列組成，並且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內的磁通除基波磁通外，還有三次諧波磁通的存在，一個繞組中的兩個卷鐵芯框內，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數值上相等，因此，每一組繞組內的三次諧波磁通向量和為零。如一次側是D接法，有三次諧波電流的迴路，當在感應出的二次側電壓波形上，就不會有三次諧波電壓的分量。

根據上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結構為：鐵芯，由四個單獨鐵芯框在同一平面內組成三相五柱式，必須經退火處理，並帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨繞製成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護的波紋結構。

非晶合金變壓器性能

目前廣泛採用的新S9型配電變壓器，其鐵心所採用的導磁材料通常為30Z140高導磁冷軋矽鋼片，其飽和磁密比非晶合金高，產品設計時所選取的磁通密度通常在1.65～1.75T之間。這也就是非晶合金鐵心配電變壓器比新S9型配電變壓器空載損耗低的一個主要原因。表1為三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S9型配電變壓器空載損耗值的比較。

使用效果

三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S9型配電變壓器相比，其年節約電能量是相當可觀的。

以800kVA為例，△P0為1.05kW;兩種型式配電變壓器的負載損耗值是一樣的，則△Pk=0， ，便可計算出一台產品每年可減少的電能損耗為：

△Ws=8760(1.05+0.62×0)=9198kW·h

通過該種規格產品的計算可知，三相非晶合金鐵心配電變壓器系列產品的節能效果非同一般。由於油箱又設計成全密封式結構，使變壓器內的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長了產品的使用壽命，為用戶節約了維護費用。

非晶合金變壓器發展前景

若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那麼，一年便可節電100億kW·h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環保產品。總之，國家在城鄉電力網系統發展與改造中，若能大量推廣採用三相非晶鐵心配電變壓器產品，其最終會獲得節能與環保兩方面的效益。