1、 概述 　　眾所周知，電能是清潔、優(yōu)質(zhì)的二次能源，隨著我國社會(huì)主義現(xiàn)代化事業(yè)的發(fā)展，電能在終端能源中的比重將會(huì)不斷提高。從能源轉(zhuǎn)化效率來看，由于當(dāng)前我國的發(fā)電效率僅為33%。因此節(jié)約1KWh的電能相當(dāng)于節(jié)約3倍左右數(shù)量的一次能源。十屆全國人大四次會(huì)議上通過的《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確提出了到2010年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗要比2005年下降20%左右的目標(biāo)。 　　按照2000年可比價(jià)計(jì)算，1995年—1999年我國萬元的GDP電源耗由1644KWh/萬元逐年下降到1460KWh/萬元，下降了12.6%。而“十五”期間不降反升，2004年達(dá)到1746KWh/萬元，比1999年高出16%，且超過1995年。 　　2005年我國全社會(huì)用電量為21761億KWh，其中鋼鐵、有色、化工、建材、電力、商業(yè)及居民生活用量達(dá)到總電量的58.3%，是節(jié)能節(jié)電的重點(diǎn)領(lǐng)域。 　　2006年1月9日國家發(fā)布，2006年7月1日正式實(shí)施了GB20052——2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了配電變壓器的能效限定值和配電變壓器目標(biāo)能效限定值，同時(shí)規(guī)定配電變壓器目標(biāo)能效限定值自本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之日起4年后開始實(shí)施。 　　2008年4月24日國家發(fā)布、2008年12月1日實(shí)施GB/T10228-2008《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》標(biāo)準(zhǔn)，降低了干式變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗，并將包封干式變壓器的技術(shù)參數(shù)和非包封干式變壓器技術(shù)參數(shù)合并為統(tǒng)一技參數(shù)。 　　江西大族電源科技有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)配電變壓器的高新技術(shù)企業(yè)，公司自1999年以來，先后設(shè)計(jì)開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效節(jié)能S11-M.RL系列三維立體卷鐵心油浸式變壓器及SGB11-RL系列三維立體卷鐵心三維非包封干式變壓器,與同類產(chǎn)品相比,空載損耗分別下降30%,負(fù)載損耗分別下降20%。公司具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，擁有九項(xiàng)與各類三維立體卷鐵心變壓器相關(guān)的國家專利（ZL99236753.0、ZL99240515.7、ZL99240750.8、ZL99240653.6、ZL01215038.X、ZL01315223.8、ZL200620163597.2、ZL200620163598.7、ZL200820137669.5）。 　　三維立體卷鐵心變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗優(yōu)于GB2005——2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》標(biāo)準(zhǔn)中的節(jié)能評(píng)價(jià)值，通過了國家CQC認(rèn)證中心的節(jié)能認(rèn)證。 2、國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)動(dòng)態(tài) 　　國內(nèi)外變壓器損耗的降低主要是通過導(dǎo)磁材料（硅鋼片）和導(dǎo)電材料（無氧銅桿或銅箔）技術(shù)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的，近年來除了在變壓器容量結(jié)構(gòu)和制造工藝上有所突破 　　外，主要是硅鋼片的改進(jìn)與發(fā)展。目前用于鐵心導(dǎo)磁材料的硅鋼片普遍厚度為0.23～0.30mm;將來的趨勢(shì)是使用更薄的硅鋼片，0.05～0.18mm厚的硅鋼片，現(xiàn)已經(jīng)開始被應(yīng)用，另外非晶合金材料的發(fā)展也促進(jìn)了變壓器的發(fā)展。 　　非晶合金鐵心比硅鋼片鐵心的配電變壓器空載損耗可降低70%，但非晶合金鐵心片形少鐵心截面為矩形，線圈必須繞成矩形線圈，矩形線圈繞制工藝復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度差，產(chǎn)品噪聲大，鐵心一般采用三相四框式結(jié)構(gòu)，耗材大、成本高，目前多適用于油浸式變壓器。國內(nèi)有少數(shù)幾家變壓器企業(yè)相繼開發(fā)了非晶合金干式變壓器，產(chǎn)品噪聲大且受力或產(chǎn)品經(jīng)過長途運(yùn)輸后產(chǎn)品噪聲和空載損耗大幅度增大，國家變壓器質(zhì)檢中心及江蘇省電力局對(duì)非晶合晶干式變器的統(tǒng)計(jì)充分說明了這一點(diǎn)。 　　目前國內(nèi)外干式變壓器基本上仍然采用傳統(tǒng)的疊片式鐵心生產(chǎn)非包封式或樹脂澆注式干式變壓器。要生產(chǎn)更低損耗、更低的噪音干式變壓器必須采用更優(yōu)更薄的硅鋼片或增加材料用量。 3、變壓器各種鐵心結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 　　傳統(tǒng)鐵心（平面式迭片式）結(jié)構(gòu)及磁路如圖1所示，磁通向量圖如2所示。 [align=center] 圖1 傳統(tǒng)鐵心（平面迭片式）結(jié)構(gòu)及磁路圖 圖2平面迭片式鐵心磁通向量圖[/align] 　　三相三框卷鐵心結(jié)構(gòu)及磁通分布如圖3所示，磁通向量圖如4所示， [align=center] 圖3 三相三框卷鐵心結(jié)構(gòu)及磁通分布圖 圖4 三相三框卷鐵心磁通向量圖[/align] 　　三相四框五柱卷鐵心結(jié)構(gòu)及磁通分布如圖5所示，磁通向量圖如6所示，與三維立體D形卷鐵心大同小異，磁路結(jié)構(gòu)上前者比后者多一單框鐵心，經(jīng)濟(jì)性較差。 [align=center] 圖5 三相四框卷鐵心結(jié)構(gòu)及磁通分布圖 圖6 三相四框卷鐵心磁通向量圖[/align] 　　三維立體卷鐵心干式變壓器的三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)由三個(gè)幾何尺寸完全相同的單框半圓形截面卷鐵心，互成60º組合而成。該鐵心心柱截面由兩個(gè)半圓組成一個(gè)完整圓形，鐵軛截面為半圓形，為心柱的一半。三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)及磁通分布如圖7所示，磁通相量圖如圖8所示 [align=center] 圖7 三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)及磁路圖 圖8 三維立體卷鐵心磁通向量圖[/align] 　　從以上各種鐵心磁路結(jié)構(gòu)及磁通分布圖可以看出，除三維立體卷鐵心以外，其他三種平面布置的鐵心都存在三相磁路不對(duì)稱，三相磁路磁阻不相等，因而導(dǎo)致三相空載電流不平衡的現(xiàn)象。 　　三維立體卷鐵心與平面式鐵心相比，鐵軛可以減少25%，而且與平面卷鐵心相比，無論磁路對(duì)稱性，空載損耗及鐵心用量都更加經(jīng)濟(jì)合理。與疊片式鐵心相比，除上述優(yōu)點(diǎn)外，還可以減小心柱直徑和線圈尺寸，從而具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。 　　從圖1～8鐵心磁路結(jié)構(gòu)及磁路圖、磁通向量圖可以看出： 　?、艂鹘y(tǒng)鐵心（平面迭片式）結(jié)構(gòu)及磁路存在三相磁路不對(duì)稱，三相磁路磁阻不相等，因而導(dǎo)致三相空載電流不平衡的現(xiàn)象。而三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)則三相磁路完全對(duì)稱、三相磁路磁阻完全相等，因此三相空載電流完全平衡。 　?、苽鹘y(tǒng)鐵心結(jié)構(gòu)的磁路中每層存在6個(gè)接縫，整個(gè)鐵心存在數(shù)以千萬計(jì)個(gè)接縫，導(dǎo)致磁阻增大。三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)每框鐵心均由整根硅鋼片連續(xù)卷繞而成，磁路中不存在任何接縫。因而三維立體卷鐵心與傳統(tǒng)鐵心相比，空載損耗、空載電流、鐵心噪聲有明顯降低。 　　⑶在相同鐵心截面、窗高、心柱距的情況下，傳統(tǒng)鐵心結(jié)構(gòu)比三維立體卷鐵心結(jié)構(gòu)的鐵軛用量多25%（從圖1中可以看出）。三維立體卷鐵心截面填充系數(shù)為0.96～0.98, 傳統(tǒng)鐵心傳統(tǒng)鐵心僅為0.87～0.90，這樣在確保相同凈截面積的情況下，可減小鐵心直徑?？紤]到上述因數(shù)及傳統(tǒng)鐵心的角重，三維立體卷鐵心重量可減少15～20%。眾所周知，鐵心空載損耗與鐵心重量成正比，即僅鐵心重量的減少可降低空載損耗15～20%。 　　⑷鐵心真空退火，不僅使鐵心消除機(jī)械應(yīng)力，降低鐵心空載損耗和鐵心噪聲。適宜的鐵心真空退火工藝，可進(jìn)一步細(xì)化硅鋼片磁疇，提高硅鋼片二次再結(jié)晶能力，可進(jìn)一步降低硅鋼片損耗，當(dāng)然也降低鐵心空載損耗。 　　表1 硅鋼片出廠時(shí)性能數(shù)據(jù)與退火后性能數(shù)據(jù)對(duì)比表 　　以上數(shù)據(jù)可以看出，硅鋼片通過適宜的鐵心真空退火工藝處理，不僅可以恢復(fù)硅鋼片出廠時(shí)硅鋼片性能數(shù)據(jù)，而且通過細(xì)化硅鋼片磁疇，提高硅鋼片二次再結(jié)晶能力，使硅鋼片的性能大大優(yōu)于硅鋼片出廠時(shí)硅鋼片性能。 　　由于三維立體卷鐵心無接縫卷繞、三維立體結(jié)構(gòu)并經(jīng)過二次退火工藝處理，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比鐵心相比，空載損耗可降低20～30%。 　　由于鐵心鐵心截面為純圓，在保證凈截面積相同的條件下，鐵心直徑及線圈直徑可減小5-10%，相應(yīng)的負(fù)載損耗可相應(yīng)減少5-10%。 　　因此采用三維立體卷鐵心的三維立體卷鐵心變壓器除上述優(yōu)異的空載性能外，還具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： 　?、抛儔浩魅S立體卷鐵心結(jié)構(gòu)則三相磁路完全對(duì)稱、三相磁路磁阻完全相等，因此三相空載電流完全平衡，這是其它任何鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器所無法達(dá)到的。 　?、飘a(chǎn)品噪聲比同類產(chǎn)品下降3～5dB 　?、求w積小、占地面積少、節(jié)省安裝空間 　　⑷空間漏磁小，無電磁輻射 　?、呻妷翰ㄐ魏茫瑢?duì)電網(wǎng)無污染。 　　下表為 SGB10-RL-2000/10 三維立體卷鐵心干式變壓器電壓諧波統(tǒng)計(jì)結(jié)果 　　B相電壓諧波含有率統(tǒng)計(jì)結(jié)果 　　C相電壓諧波含有率統(tǒng)計(jì)結(jié)果 　　從以上電壓諧波含有率統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出,各次諧波的最大值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于限定值，總電壓畸變率為2.97%，與以前（使用SCB9產(chǎn)品）電壓畸變率6.77%相比大幅度降低,說明高次諧波得到了很好的控制，供電品質(zhì)得到了大幅度的提高。 　　以SGB11-RL-2000/10及SB13-M.RL-630/10為例，計(jì)算使用三維立體卷鐵心變壓器產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 [align=center] [/align] 　　由上表可以看出，三維立體卷鐵心變壓器具有很好的社會(huì)效益。 5、產(chǎn)品運(yùn)行 　　江西大族電源科技有限公司研發(fā)的三維立體卷鐵心變壓器以高效、節(jié)能、環(huán)保的性能在國內(nèi)五大發(fā)電集團(tuán)、國家電網(wǎng)、國家重點(diǎn)工程、政府工程、航天集團(tuán)、二炮等重點(diǎn)企業(yè)和工程取得了傲人的業(yè)績并受到了廣泛的贊譽(yù)，產(chǎn)品總計(jì)近4000臺(tái)產(chǎn)品已持網(wǎng)運(yùn)行。公司產(chǎn)品銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋了全國30余個(gè)省市自治區(qū)，并出口到東南亞地區(qū)。