任谦

摘 要：1885年匈牙利人发明了工业实用变压器，到今天已经120多年了。经过不断的完善和发展，变压器的容量由小到大，电压由低到高。在此期间变压器的基本原理和总体结构变化不大，要说变化，首先应归功于材料，包括各种绝缘材料等的变化，每一次新材料的应用，都给变压器带来重大改进，而材料变化的核心是铁芯。铁心用硅钢片由热轧到冷轧，由冷轧到高导磁，由高导磁再到激光照射片。这些新材料的采用大大地缩小了变压器的体积，同时还提高了性能指标。比如铁心损耗在变压器发明之初就曾经是困扰工程师们的一个问题，如何提高变压器的效率一直伴随着其发展过程的始终。而非晶合金材料的发展将促进变压器铁心结构的变化，这又一次印证了变压器的发展变化主要在铁芯。

关键词：非晶合金;变压器;发展现状

1非晶合金材料的发展

1934年德国人就发现了非晶态金属膜，1947年美国人首次制成了非晶态金属膜，但在当时并没有引起重视。直到1960年美国人采用液态金属急冷的方法偶然得到了非晶态金属，这被称作第一代非晶合金。开始美国人发明非晶合金材料更看重的是它的耐腐蚀性、强度和硬度等方面的特性。因为它的耐腐蚀性比不锈钢高一万多倍，他的强度和硬度超过了超高硬度工具钢。应当说最早人们对它的这些特性相当感兴趣。之后很多年应用在很多领域，用它制成了穿甲弹、高尔夫球杆的击球面等。

非晶合金变压器仅是非晶合金材料的应用领域之一，但目前来看非晶合金在变压器上的应用量将是最大的，成为主流。非晶合金变压器的市场容量直接决定了非晶合金带材的需求空间。

2 国外非晶合金变压器的发展

自1980年美国联信公司首次推出15kVA非晶变压器以来，非晶配电变压器研制工作有了很大的发展。1996年，美国通用电气公司成功地制造出1000kVA非晶变压器。日本紧跟美国开发研制非晶合晶材料，并制造出各类变压器。东京电力公司和日立电气公司对非晶变压器的长期可靠性做了深入仔细的研究。他们从1991年起对不同容量的200台非晶变压器进行了加速老化、现场运行、短路、冲击等试验，还进行了负载和振动对变压器空载特性的影响测试。说明在30年寿命期内，非晶变压器空载特性是稳定的（用10--50kVA4个不同容量各50台单相柱上非晶变压器）。2002年日本制造并投运了世界最大，首台5000kVA （22kV/3.3kV）非晶变压器。空载损耗980W，嗓声小于58dB。

加拿大于1984年开始生产了上百台37.5--75kVA单相非晶变压器在电网上使用。西班牙在1996年制造使用250-630kVA非晶变压器。

目前，国外已生产出上百万台非晶合金铁心变压器。开发投人最大的是美国和日本。欧洲各国开发的力度较小，全欧洲的产量不超过1万台。其中德国、法国等国生产能力较大，但英国、意大利、西班牙、爱尔兰等国对非晶合金铁心变压器的需求越来越大。印度曾一次进口3000台三相非晶合金铁心变压器。

3我国非晶合金变压器的发展动态

非晶合金变压器刚一问世，人们就认识到了其优越性。我国的非晶合金材料的发展虽落后于美、日等发达国家，但起步并不算晚，1976年就开始了研究。目前与国外相比，科研开发与应用能力均接近国际先进水平，应当说发展很快，也非常受重视。而非晶合金变压器的发展也落后不多。1994年根据三部委工作委员会关于开发非晶合金变压器的要求，由沈变所统一设计并组织天津、上海、北二变、佛山、辽阳和保定等6个变压器厂试制了SH11-160、200、315、500/10四种规格共4台样机，并于1995年8月通过国家鉴定。在这之后国内部分厂家相继进行了小批量试产。

早期的非晶合金配电变压器的铁心都是外购的制成品，铁心的形状和尺寸都是固定的，线圈结构也都是设计好的，容量一般从30KVA～2000KVA，电压等级为10KV，铁心结构为三相五柱。这一时期的非晶合金配电变压器，其结构尺寸是统一的，不需要生产厂家设计。但由于对非晶合金退火后脆性大，易产生碎屑的认识不足，加工工艺及专用设备没有跟上，過去只有用吸尘器吸这一种手段，造成器身装配很困难，成品试验不易过关。有人说非晶合金变压器除了损耗低这一优点外，其余全是缺点。与硅钢产品的同容量重量比较，由于非晶产品的磁密低，铁芯重量约高出30%，造成总成本偏高。由于用户感觉售价较高，加之对产品认识不足，这时的国内厂家生产积极性并不高。

在经历了一波三折的发展过程后，上海置信公司1998年引进美国GE公司的非晶合金变压器的制造技术，以独特的眼光经过坚持迎来了发展期。迅速扩张收购了5家国内变压器厂。置信电气的非晶合金变压器在国内市场的占有率超过80%。已成为全球最大的专业化非晶合金变压器生产企业。

4存在问题

国内非晶合金变压器的技术现状及存在问题：

国内对非晶合金变压器的看法始终存在各种争议，制造厂的主要观点是将来的发展还不确定，他们的理由是当初也被认为技术经济性能指标优良的卷铁芯变压器，推广了一段时间就销声匿迹了，造成当初投资的退火炉、绕线机等闲置甚至报废，这使得相当一些厂家印象深刻心有余悸。因此大批厂家都在观望中。

再有，用户在使用过程中发现，变压器移动后空载损耗有变化。这种情况的存在，在今天看原因就是结构不合理，装配时铁心受力造成的。非晶铁心与变压器厂内所使用的各种原材料，包括组配件相比，仅从外包装上我们就可以看出它的娇嫩。还有一点就是非晶产品的维修比较麻烦。总的来看，出现的问题归根结底是人们当初对非晶合金的特点认识不够。因此，尽管前几年也在推广但力度不大，收效甚小。

我国的非晶合金变压器的推广普及，几乎是与安泰科技的非晶合金带材产量同步，与国家的节能减排政策力度密切相关。从全世界来看非晶合金的总产量，约为12万吨。日立公司目前年产量约为10万吨。中国消耗了其中的一半还多。安泰科技目前年产能为4万吨，但成品率约为2万吨，已启动扩大产能项目，最终达到10万吨的目标。由于门槛较高国内众多其他钢厂一时难以生产。在安泰科技没有产业化之前，进口非晶带材一直垄断中国非晶带材市场，安泰科技出现以后，逐渐提高市场份额，带来的直接效果是非晶带材的价格已经降低了近三分之一，否则，将出现整个非晶合金变压器行业将集体为日立金属打工的局面。目前的价格已经有利于推广，另一点是成熟度的提高，使得成本也在降低。非晶合金变压器的价格也已经趋近于S11、S13硅钢配电变压器。随着国家对损耗的要求越来越高，更新换代频繁，造成成本的增加，而目前看来，在10～15年内还没有一个材料能够去替代非晶带材。

随着非晶合金变压器的需求强劲，以及市场竞争的日趋激烈，相信非晶合金变压器也会像S11、S13产品一样，被大家研究的比较透彻。并最终体现在成本降低、质量可靠、加工方便上。

5结束语

二十多年前就有很多专家预言非晶合金变压器会取得大的发展。今天国内6300kVA、35kV非晶合金变压器已在沈阳通过含突发短路在内的所有试验。并拓展到非晶合金干式变压器、电抗器、互感器、电机等等。日本现已推出了高导磁非晶，SA1及 HB1 HB1的饱和磁通密度比SA1提高了5%的新产品。这又将使非晶产品跨上一个新的台阶。

参考文献：

[1]冯文胜.非晶合金变压器的发展前景[J].广东电力，2001（03）：10-13.

[2]刘道生.我国非晶合金变压器技术调研分析报告[J].电气制造，2012（2）：30-35.