電力變壓器新技術(shù)講解課件

電力變壓器新技術(shù)電力變壓器新技術(shù)1

電力變壓器新技術(shù)

一、非晶合金變壓器二、干式變壓器三、超導(dǎo)變壓器四、電子式互感器

電力變壓器新技術(shù)

一、非晶合金變壓器2非晶合金變壓器

電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電、用電四個環(huán)節(jié)。變壓器核心部件是鐵芯和繞組農(nóng)村電網(wǎng)中配電變壓器損耗占農(nóng)村電網(wǎng)損耗的60～70%非晶合金變壓器電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電、用電四個環(huán)3非晶合金變壓器非晶合金變壓器4非晶合金變壓器型號非晶合金變壓器型號51、什么是非晶合金變壓器非晶合金是以鐵、硅、硼、碳、鈷為原料，用急速冷卻等特殊工藝使內(nèi)部原子呈現(xiàn)無序化排列的合金。在鐵、鈷、鎳、鉻等金屬中添加硅、硼、碳等非金屬，將1400℃高溫下一定比例的鐵、硅、硼等混合熱溶液，以相當(dāng)于每秒冷卻100萬攝氏度的高速冷卻。從溶液到薄帶成品一次成型。由于高速旋轉(zhuǎn)和冷卻時的高溫驟降，合金箔的原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)無序排列，類似于玻璃，不存在通常金屬合金所表征的晶體結(jié)構(gòu)，故稱其為“非晶合金”1、什么是非晶合金變壓器非晶合金是以鐵、硅、硼、碳、鈷6什么是非晶合金

我們先從非晶材料說起，在日常生活中人們接觸的材料一般有兩種：一種是晶態(tài)材料，另一種是非晶態(tài)材料。所謂晶態(tài)材料，是指材料內(nèi)部的原子排列遵循一定的規(guī)律。反之，內(nèi)部原子排列處于無規(guī)則狀態(tài)，則為非晶態(tài)材料,一般的金屬，其內(nèi)部原子排列有序，都屬于晶態(tài)材料?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，金屬在熔化后，內(nèi)部原子處于活躍狀態(tài)。一但金屬開始冷卻，原子就會隨著溫度的下降，而慢慢地按照一定的晶態(tài)規(guī)律有序地排列起來，形成晶體。如果冷卻過程很快，原子還來不及重新排列就被凝固住了，由此就產(chǎn)生了非晶態(tài)合金,制備非晶態(tài)合金采用的正是一種快速凝固的工藝。將處于熔融狀態(tài)的高溫鋼水噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上。鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，僅用千分之一秒的時間就將1300℃的鋼水降到200℃以下，形成非晶帶材。非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金相比，在物理性能、化學(xué)性能和機械性能方面都發(fā)生了顯著的變化。以鐵元素為主的非晶態(tài)合金為例，它具有高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的特點。由于這樣的特性,非晶態(tài)合金材料在電子、航空、航天、機械、微電子等眾多領(lǐng)域中具備了廣闊的應(yīng)用空間。例如，用于航空航天領(lǐng)域，可以減輕電源、設(shè)備重量，增加有效載荷。用于民用電力、電子設(shè)備，可大大縮小電源體積，提高效率，增強抗干擾能力。微型鐵芯可大量應(yīng)用于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN中的變壓器。非晶條帶用來制造超級市場和圖書館防盜系統(tǒng)的傳感器標(biāo)簽。非晶合金神奇的功效，具有廣闊的市場前景。什么是非晶合金我們先從非晶材料說起，在日常生活中人7非晶合金鐵心材料非晶合金鐵心材料82、非晶合金的主要特點

非晶合金鐵心配電變壓器的最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確保空載損耗值，是整個設(shè)計過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時，除要考慮非晶合金鐵心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(shù)。除此設(shè)計思路外，還須遵循以下三點要求：

(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產(chǎn)品設(shè)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，所以其疊片系數(shù)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(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品，都設(shè)計成全密封式結(jié)構(gòu)。變壓器非晶合金結(jié)構(gòu)特點利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金，來用作制造變壓器的鐵心材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設(shè)計和制造中是必須[3][4]保證和考慮的。主要體體現(xiàn)以下幾個方面：

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設(shè)計時應(yīng)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，則鐵心填充系數(shù)較低。

2、非晶合金的主要特點非晶合金鐵心配電變壓器的最大優(yōu)點92、非晶合金的主要特點

(3)非晶合金對機械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須避免采用以鐵心作為主承重結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計方案。

(4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性，非晶合金鐵心片必須進行退火處理。

(5)從電氣性能上。為了減少鐵心片的剪切量，整臺產(chǎn)品的鐵心由四個單獨的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內(nèi)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心框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側(cè)是D接法，有三次諧波電流的回路，當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上，就不會有三次諧波電壓的分量。根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結(jié)構(gòu)為：鐵心，由四個單獨鐵心框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，必須經(jīng)退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護的波紋結(jié)構(gòu)。2、非晶合金的主要特點(3)非晶合金對機械應(yīng)力非常敏感10非晶合金變壓器使用效果

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(jié)約電能量是相當(dāng)可觀的。以800kVA為例，△P0為1.05kW；兩種型式配電變壓器的負(fù)載損耗值是一樣的，則△Pk=0，，便可計算出一臺產(chǎn)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(guī)格產(chǎn)品的計算可知，三相非晶合金鐵心配電變壓器系列產(chǎn)品的節(jié)能效果非同一般。由于油箱又設(shè)計成全密封式結(jié)構(gòu)，使變壓器內(nèi)的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長了產(chǎn)品的使用壽命，為用戶節(jié)約了維護費用。非晶合金變壓器使用效果

三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S11電力變壓器新技術(shù)講解課件12非晶合金變壓器發(fā)展前景

推廣應(yīng)用非晶合金鐵心變壓器不僅有良好的節(jié)能效益，而且還有環(huán)保效益。節(jié)能相當(dāng)于減少發(fā)電量或少建火力發(fā)電廠，從而減少了發(fā)電廠排放的CO2、SO2和氮氧化物等。非晶合金鐵心配電變壓器在國外早已使用并取得了成功經(jīng)驗。美國有100多萬臺非晶合金鐵心配電變壓器掛網(wǎng)運行；日本已有35萬臺在運行，目前世界上最大的5000kVA的非晶合金變壓器也在運行；歐盟國家也有應(yīng)用；亞洲的印度、孟加拉國、韓國、泰國等國家都有非晶合金變壓器制造廠。我國從20世紀(jì)90年代初開始生產(chǎn)和應(yīng)用非晶合金變壓器，但發(fā)展較為緩慢，推廣的效果不很理想。三相油浸式非晶合金鐵心配電變壓器與S11型三相油浸式配電變壓器相比，其有效材料消耗較大，制造耗費工時較多，因而成本較高。按目前材料價格計，前者的價格約為后者的1.3倍。這一價格與前些年相比，供需雙方還是可以接受的，這就有利于大范圍推廣應(yīng)用。另外，采購變壓器不能只看價格，應(yīng)對總費用（TOC）進行評估，看其在壽命期內(nèi)的總成本是否最低。這也是國際上通用的方法。2005年6月，國家電網(wǎng)公司農(nóng)電工作部在組織討論非晶合金變壓器標(biāo)準(zhǔn)時，已將此方法作為該標(biāo)準(zhǔn)的附錄。目前，除油浸式非晶合金鐵心配電變壓器外，根據(jù)市場和用戶需要，又推出了多種非晶合金鐵心變壓器類產(chǎn)品：非晶合金鐵心干式變壓器、非晶合金鐵心地下式變壓器、高燃點油非晶合金鐵心變壓器、非晶合金鐵心組合式變壓器（即美式箱變）、預(yù)裝式非晶合金變電站（即歐式箱變）等等，其應(yīng)用范圍越來越廣。非晶合金變壓器發(fā)展前景

推廣應(yīng)用非晶合金鐵心變壓器不僅有13非晶合金變壓器發(fā)展前景

非晶合金變壓器若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那么，一年便可節(jié)電100億kW?h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環(huán)境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環(huán)保產(chǎn)品?？傊瑖以诔青l(xiāng)電力網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展與改造中，若能大量推廣采用三相非晶鐵心配電變壓器產(chǎn)品，其最終會獲得節(jié)能與環(huán)保兩方面的效益。非晶合金變壓器發(fā)展前景

非晶合金變壓器若能完全替代新S14

15二、干式變壓器

鐵心和繞組都不浸在絕緣油中的變壓器。一般用于安全防火要求較高的場合,如高層建筑的屋內(nèi)變電所,地下鐵道與礦井變壓裝置等。鐵心結(jié)構(gòu)與油浸式基本相同。線圈結(jié)構(gòu)在容量為315千伏安以下時為圓筒式；315千伏安以上時,高壓線圈為連續(xù)式，低壓線圈為螺旋式或雙餅式。

二、干式變壓器鐵心和繞組都不浸在絕緣油中的變壓器。16二、干式變壓器二、干式變壓器17二、干式變壓器

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)用電負(fù)荷不斷增加，無油、防火、壽命長、節(jié)能低噪、維護簡單、安全可靠的干式變壓器得以越來越廣泛的應(yīng)用。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近20年來干式變壓器得到了迅猛發(fā)展，特別是在配電變壓器中，干式變壓器所占比例越來越大，發(fā)達國家已占50％以上；我國起步晚，近年大中城市中約占30％～40％，象北京、上海、廣州、深圳等城市已達60％以上二、干式變壓器隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活18二、干式變壓器1、干式變壓器具有下列特征：

(1)無油、無污染、難然阻燃、自熄防火。

(2)絕緣溫升等級高：F級絕緣，變壓器溫升可達100K。SC(B)10系列溫升下降了17K，進一步提高了變壓器的過載能力和使用壽命。

(3)損耗低、效率高：SC(B)10系列總損耗比現(xiàn)行新國標(biāo)(GB/T10228)平均降低19％。如1000kVA，Po=1550W。

(4)防潮性能好，可在100％濕度下正常運行，停運后不需干燥處理即可投入運行。

(5)體積小、重量輕，據(jù)有關(guān)人士統(tǒng)計，油變的外形尺寸為干變的2倍多。(9)不需單獨的變壓器室，不需吊芯檢修及承重梁，節(jié)約土建占地和占空；因無油，不會產(chǎn)生有毒氣體，不會對環(huán)境造成污染，不要集油坑等附屬建筑，減少了土建造價。

(6)安裝便捷，無須調(diào)試，幾乎不需維護；無須更換和檢查油料，運行維護成本低。

(7)從低噪、節(jié)能、防火、節(jié)省土建造價、運行維護管理費以及長達30年的壽命等綜合技術(shù)經(jīng)濟性能比較，干式變壓器顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。二、干式變壓器1、干式變壓器具有下列特征：19二、干式變壓器2、干式變壓器形式①開啟式：變壓器身與大氣相通。由于空氣的絕緣強度和散熱性能都比油差，故以空氣為絕緣的干式變壓器，其材料消耗要比油浸式為多。干式變壓器一般都采取自冷式，對于較大的干式變壓器，為加強散熱效果也有用強迫風(fēng)冷式的。這種干式電力變壓器用在地下鐵道、公共建筑物及車間內(nèi)部等環(huán)境比較干燥清潔而防火要求較高的場所。

②封閉式：用在與外部大氣不相通，環(huán)境惡劣的地方。由于密封后散熱條件差，所以主要用于礦井。

③澆注式：用澆注的環(huán)氧樹脂作為絕緣介質(zhì)和散熱媒介。這種變壓器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，主要用作小容量配電變壓器。

二、干式變壓器2、干式變壓器形式20二、干式變壓器3、干式變壓器結(jié)構(gòu)特點主要結(jié)構(gòu)特點是指變壓器鐵芯和繞組的特點。

1.鐵芯

采用優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片，鐵芯硅鋼片采用45度全斜接縫，使磁通沿著硅鋼片接縫方向通過；

2.繞組

有以下幾種：(1)纏繞式；(2)環(huán)氧樹脂加石英砂填充澆注；(3)玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂澆注(即薄絕緣結(jié)構(gòu))；(4)多股玻璃絲浸漬環(huán)氧樹脂纏繞式；

(一般多采用3，因為它能有效的防止?jié)沧⒌臉渲_裂，提高了設(shè)備的可靠性)

3.高壓繞組

一般采用多層圓筒式或多層分段式結(jié)構(gòu)；

4.低壓繞組

一般采用層式或箔式結(jié)構(gòu)。

二、干式變壓器3、干式變壓器結(jié)構(gòu)特點21二、干式變壓器二、干式變壓器22干式變壓器的種類、型號、分類、特點、應(yīng)用和發(fā)展

干式變壓器分類有很多種方法，如按型號分，有ＳＣ（環(huán)繞樹脂澆注包封式）、ＳＣＲ（非環(huán)繞樹脂澆注固體絕緣包封式）、ＳＧ（敞開式）。也可按等級分，有Ｂ、Ｆ、Ｈ和Ｃ級。有些外國在Ｈ和Ｃ之間還有Ｎ級。它們的溫度限制見表１。干式變壓器的種類、型號、分類、特點、應(yīng)用和發(fā)展干式變壓器23一般來說，干式變壓器型號如下圖：

SC（B）□-□/□

一般：

S---------三相變壓器；

C---------樹脂絕緣；

（B）-----低壓箔式繞組；

第一個□------性能水平代號（設(shè)計序號）；

第二個□------額定容量（KVA）；

第三個□------電壓等級（KV）一般來說，干式變壓器型號如下圖：

SC（B）□-□/□

一般24超導(dǎo)變壓器現(xiàn)場應(yīng)用超導(dǎo)變壓器現(xiàn)場應(yīng)用25三、超導(dǎo)變壓器超導(dǎo)的抗磁性現(xiàn)象使超導(dǎo)體在磁鐵上懸起來三、超導(dǎo)變壓器超導(dǎo)的抗磁性現(xiàn)象使超導(dǎo)體在磁鐵上懸起來26三、超導(dǎo)變壓器各種超導(dǎo)材料制成的電線樣品三、超導(dǎo)變壓器各種超導(dǎo)材料制成的電線樣品27利用超導(dǎo)特性制成高速磁懸浮列車?yán)贸瑢?dǎo)特性制成高速磁懸浮列車28三、超導(dǎo)變壓器

氮是世界上銷售量最大的無機化學(xué)品，有著廣泛的商業(yè)和技術(shù)應(yīng)用。作為液體，氮用于食品冷凍、塑料和橡膠拋光、冷卻、金屬處理、金屬噴鍍和其它同溫度相關(guān)的應(yīng)用。三、超導(dǎo)變壓器氮是世界上銷售量最大的無機化學(xué)品，有著29第一臺高溫超導(dǎo)變壓器

我國自主研制成功的第一臺高溫超導(dǎo)變壓器樣機近日順利通過了各項試驗檢測。這是繼美國、瑞士、德國、日本等少數(shù)幾個國家之后，我國研究成功的首臺三相高溫超導(dǎo)變壓器樣機，混合機二次側(cè)輸出電流是目前世界上最大的，這為下一步研制實用型高溫超導(dǎo)變壓器打下了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院電工研究所副所長肖立業(yè)研究員介紹，在國家“863”重大項目和新疆特變電工股份有限公司的支持下，該所從2002年起開展三相630kVA／10．5kV高溫超導(dǎo)變壓器的研究與開發(fā)，在短短的一年時間內(nèi)，取得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)成果。目前，630kVA／10．5kV高溫超導(dǎo)反應(yīng)釜變壓器的研究開發(fā)工作正在加緊進行，預(yù)計明年年底完成全部研制工作，并進行掛網(wǎng)示范運行。第一臺高溫超導(dǎo)變壓器

我國自主研制成功的第一臺高溫超導(dǎo)30高溫超導(dǎo)變壓器

中科院電工所王銀順研究員說，超導(dǎo)變壓器具有效率高、體積小、無環(huán)境污染以及無火災(zāi)隱患等優(yōu)點，被公認(rèn)為最有可能取代常規(guī)變壓器的高新技術(shù)。簡單地講，高溫超導(dǎo)變壓器在以下兩方面大有可為：在傳統(tǒng)的變壓器中，繞組中的銅損占變壓器滿負(fù)荷運行時總損耗的絕大部分，無軸螺旋輸送機采用高溫超導(dǎo)繞組可以大大降低這部分損耗。同時，隨著城鎮(zhèn)用電負(fù)荷日趨增大，必須使用體積更為龐大的大容量變壓器來滿足用戶的需求，許多現(xiàn)有變電站都面臨重建的問題，由于在相同容量下超導(dǎo)變壓器的體積比常規(guī)變壓器小40％—60％，超導(dǎo)變壓器可直接安裝在現(xiàn)有的變電站內(nèi)，從而節(jié)省垃圾脫水機大筆建設(shè)經(jīng)費。

高溫超導(dǎo)變壓器

中科院電工所王銀順研究員說，超導(dǎo)31三、超導(dǎo)變壓器1、超導(dǎo)小知識熱力學(xué)溫度舊稱絕對溫度（absolutetemperature）。單位是“開爾文”，英文是“Kelvin”簡稱“開”，國際代號“K”。開爾文是為了紀(jì)念英國物理學(xué)家LordKelvin而命名的。以絕對零度（0K）為最低溫度，規(guī)定水的三相點的溫度為273.16K，開定義為水三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16。

攝氏度為表示攝氏溫度時代替開的一個專門名稱。而水的三相點溫度為0.01攝氏度。因此熱力學(xué)溫度T與人們慣用的攝氏溫度t的關(guān)系是T＝t＋273.15。三、超導(dǎo)變壓器1、超導(dǎo)小知識32早在19世紀(jì)，有關(guān)物質(zhì)導(dǎo)電的宏觀經(jīng)驗定律就已建立。例如，歐姆定律、基爾霍夫定律、電阻定律等，關(guān)于物質(zhì)導(dǎo)電的機理已經(jīng)成為一個非常重要的課題。

高溫超導(dǎo)相關(guān)書籍1882年昂內(nèi)斯成為萊頓大學(xué)物理系教授，開始把實驗室的全部研究方向都確定在低溫方向。1911年2月，昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)，在4.3K時，鉑的電阻是一個定值。他認(rèn)為這個定值是由雜質(zhì)引起的，從而昂內(nèi)斯選擇汞作研究對象，因為汞在常溫下可以連續(xù)用蒸餾法提純。在3K時，他發(fā)現(xiàn)電阻降到3×10－6以下，這是第一次觀察到的超導(dǎo)電性。

1913年9月在華盛頓召開的第三屆國際制冷會議上，昂內(nèi)斯正式提出了“超導(dǎo)態(tài)”概念。超導(dǎo)體的零電阻效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后，人們也許是驚喜萬分，在相當(dāng)長的一段時間里，一直誤認(rèn)為超導(dǎo)電性是超導(dǎo)體的最本質(zhì)的性質(zhì)，卻忽略了超導(dǎo)體的磁性質(zhì)。邁斯納注意到超導(dǎo)體在有磁場時的轉(zhuǎn)變中，有滯后現(xiàn)象存在。隨后研究表明，當(dāng)物體進入超導(dǎo)態(tài)后，外部空間的磁場分布將發(fā)生變化，使超導(dǎo)體內(nèi)部的磁感應(yīng)強度保持為零。后來稱這一發(fā)現(xiàn)為“邁斯納效應(yīng)”。但是這個時期還是認(rèn)識超導(dǎo)機制的起步階段。早在19世紀(jì)，有關(guān)物質(zhì)導(dǎo)電的宏觀經(jīng)驗定律就已建立。例如，33超導(dǎo)應(yīng)用與意義

由于臨界溫度的不斷提高，人們將這些材料稱為高溫超導(dǎo)體。高溫超導(dǎo)體的性質(zhì)由載流子濃度決定，其本征特性是相干長度很短，即不均勻性。這對探索高溫超導(dǎo)機理是十分需要的。超導(dǎo)的新奇特性的發(fā)現(xiàn)，對人類產(chǎn)生了重大意義。通過一些超導(dǎo)現(xiàn)象或效應(yīng)，你就會驚訝地發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)的美。零電阻效應(yīng)具有無損耗運輸電流的性質(zhì)。如能實現(xiàn)超導(dǎo)化大功率發(fā)電機、電動機，例如在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5萬~6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機便是交流超導(dǎo)發(fā)電機。超導(dǎo)發(fā)電機的單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高5~10倍，達1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50%。那么其不必要的能耗將大大降低，這在國防、科研、工業(yè)上具有極大的意義?，F(xiàn)在研究中的磁懸浮列車的材料就是應(yīng)用磁場強、體積小、重量輕的超導(dǎo)磁體。磁懸浮列車的原理是運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即“磁性懸浮”。這種原理運用在鐵路運輸系統(tǒng)上，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪”列車，時速可達幾百公里以上。這就是所謂的“磁懸浮列車”。列車上裝有超導(dǎo)磁體，由于懸浮而在線圈上高速前進。這些線圈固定在鐵路的底部，由于電磁感應(yīng)，在線圈里產(chǎn)生電流，地面上線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的電磁體極性總是保持相同，這樣在線圈和電磁體之間就會一直存在排斥力，從而使列車懸浮起來。此外在受控?zé)岷朔磻?yīng)裝置、回旋加速器等中都具有巨大的應(yīng)用價值。利用超導(dǎo)隧道效應(yīng)，可以制造具有高靈敏的電磁信號探測元件和用于高速運行的計算機元件，可以制造出超導(dǎo)量子干涉磁強計，能測出腦磁圖和心磁圖，這對人的大腦活動具有重大的意義。也可以應(yīng)用超導(dǎo)體于微波器件中，這對通信的質(zhì)量的提高也具有重大的應(yīng)用價值，通信質(zhì)量的提高將會提高的人們生活水平，改善現(xiàn)在的生活現(xiàn)狀。在軍事工業(yè)中，超導(dǎo)技術(shù)也可以發(fā)揮其特有的作用，超導(dǎo)掃雷具就是其中之一。超導(dǎo)掃雷具的工作原理是：超導(dǎo)掃雷具模擬艦船磁場特性，采用兩根大電流電纜在海水中形成電極，并與海水組成閉合電路產(chǎn)生磁場，或者在船上安裝一個電磁體產(chǎn)生磁場，從而得以將磁水雷引爆。超導(dǎo)應(yīng)用與意義由于臨界溫度的不斷提高，人們將這些材料34超導(dǎo)應(yīng)用與意義

超導(dǎo)材料在強電、弱電方面的應(yīng)用也具有很大的空間。在強電方面如高能物理受控?zé)岷朔磻?yīng)、核磁共振等方面的應(yīng)用，還有一些物理研究需要很強的磁場，一些特殊的設(shè)備都需要超導(dǎo)磁體。核磁共振成像儀就是一個實例。其基本原理：原子核帶有正電，并進行自旋運動。通常情況下，原子核自旋軸的排列是無規(guī)律的，但將其置于外加磁場中時，核自旋空間取向從無序向有序過渡。自旋系統(tǒng)的磁化矢量由零逐漸增長，當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時，磁化強度達到穩(wěn)定值。如果此時核自旋系統(tǒng)受到外界作用，如一定頻率的射頻激發(fā)原子核即可引起共振效應(yīng)。在射頻脈沖停止后，自旋系統(tǒng)已激化的原子核，不能維持這種狀態(tài)，將回復(fù)到磁場中原來的排列狀態(tài)，同時釋放出微弱的能量，成為射電信號，把這許多信號檢出，并使之進行空間分辨，就得到運動中原子核分布圖像。核磁共振的特點是流動液體不產(chǎn)生信號，稱為流動效應(yīng)或流動空白效應(yīng)。因此血管是灰白色管狀結(jié)構(gòu)，而血液為無信號的黑色。這樣使血管軟組織很容易分開。正常脊髓周圍有腦脊液包圍，腦脊液為黑色的，并有白色的硬膜為脂肪所襯托，使脊髓顯示為白色的強信號結(jié)構(gòu)。核磁共振已應(yīng)用于全身各系統(tǒng)的成像診斷。在弱電方面，由于約瑟夫森效應(yīng)可以得到精確度高的電壓值，在電壓計量工作中具有重要意義：超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）的發(fā)明也是一個重要的應(yīng)用，其具有高的磁測量靈敏度，在磁學(xué)中意義重大。超導(dǎo)應(yīng)用與意義超導(dǎo)材料在強電、弱電方面的應(yīng)用也具有很大的35

高溫超導(dǎo)無源微波器件的成功研制，一些器件，例如濾波器、延遲線等，可以在幾年內(nèi)成為商品面市，為全球通信服務(wù)，可以保證通信的通暢。對超導(dǎo)材料的應(yīng)用研究還在繼續(xù)并且十分活躍。然而，超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用，也表現(xiàn)了許多的不足之處。超導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用要解決材料在技術(shù)方面的很多問題。在材料方面，要求超導(dǎo)體應(yīng)有較高的臨界溫度和臨界電流。其安全穩(wěn)定性要考慮，而提高超導(dǎo)材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是超導(dǎo)材料得以廣泛應(yīng)用的基本前提，臨界電流的提高也是至關(guān)重要的。高溫超導(dǎo)體本身也存在一些弱點。如強烈的各向異性，短的相干長度，不均勻性等等?，F(xiàn)代在液氫溫區(qū)大規(guī)模應(yīng)用高溫超導(dǎo)體還需要努力，進一步發(fā)展制備工藝。超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用將會越來越廣泛地造福人類，對超導(dǎo)電性機理的進一步的了解，將會對凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展以及相關(guān)邊緣學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。各國政府，特別是工業(yè)發(fā)達國家的政府，對超導(dǎo)研究極力支持，給以大量投資，這些國家有實力的公司對研究成果迅速引進，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力，這些都有利于超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。這也說明，政府、企業(yè)與超導(dǎo)專家、研究者，在對超導(dǎo)將起的作用的看法方面取得了共識。超導(dǎo)技術(shù)在21世紀(jì)必將占有重要地位。高溫超導(dǎo)無源微波器件的成功研制，一些器件，例如濾波器、延遲36科學(xué)展望與發(fā)展方向

超導(dǎo)技術(shù)將成為21世紀(jì)的寵兒，而超導(dǎo)材料也將深入千家萬戶。超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和普及將會在世界能源方面發(fā)揮不朽的作用，將會為世界每年免去不必要的邊緣耗散。如果能用上超導(dǎo)材料，那每年消耗的能量將不可估量。如果這些能量被合理地利用起來對人類的發(fā)展不可謂不大，或者每年為這些能量的耗散而投入的不必要的資金，用于資助那些苦難的、急需救助的國家與人民，那意義不可謂不大。超導(dǎo)材料的普及必將是一場材料大革命，其意義并不會亞于其他科技革命。目前，第一代超導(dǎo)線材——鉍氧化物線材已達到商業(yè)化水平。東京電力公司試制成功長100米、3相、66千伏的超導(dǎo)電纜，美國不久也將進行100米超導(dǎo)電纜的安裝試驗。日本正在加緊研究開發(fā)高性能的超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器和超導(dǎo)蓄電裝置等，預(yù)計5年后達到目標(biāo)。日本磁懸浮列車線圈的超導(dǎo)化目前也在計劃當(dāng)中，預(yù)計將從明年開始進行研究和試制。目前各國都在積極研究開發(fā)第二代超導(dǎo)線材——釔系列線材。其中，包含釔的YBCO(釔鉍銅氧)和包含釹的NBCO(釹鉍銅氧)這兩種線材，由于有更好的磁場特性，將來有可能成為超導(dǎo)線材的主流。有人預(yù)言不久的將來將會出現(xiàn)室溫超導(dǎo)體。科學(xué)展望與發(fā)展方向超導(dǎo)技術(shù)將成為21世紀(jì)的寵兒，37智能電網(wǎng)建設(shè)加速發(fā)展超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的概念

智能電網(wǎng)用的超導(dǎo)產(chǎn)品不僅僅是超導(dǎo)電纜，還包括超導(dǎo)發(fā)電機、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器以及超導(dǎo)儲能設(shè)備等，各類產(chǎn)品的發(fā)展是相互制約的。我們不能一廂情愿地夸大超導(dǎo)電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而應(yīng)當(dāng)左右看看其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢是否相適應(yīng)。電纜只是機電設(shè)備的配套產(chǎn)品。機電設(shè)備的技術(shù)進步推動著電纜結(jié)構(gòu)和性能的改進和提高。電機與漆包線的互動發(fā)展關(guān)系就是很好的例子。如果超導(dǎo)電纜的價格具有足夠的吸引力，進入智能電網(wǎng)的商業(yè)化應(yīng)用前景理應(yīng)非常廣闊。但在近期的未來，因受超導(dǎo)基礎(chǔ)研究、技術(shù)人才、超導(dǎo)材料和電纜工藝裝備等方面的限制，以及企業(yè)制訂價格政策的理念，超導(dǎo)電纜的價格一定會比現(xiàn)有的普通電纜高得多，因此人們對超導(dǎo)電纜的市場前景并不很樂觀。

據(jù)測算，高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的通電能力比相同截面銅導(dǎo)線的通電能力大100倍以上，若用超導(dǎo)電纜在某些環(huán)節(jié)取代銅、鋁輸電線路，將節(jié)約大量銅材。單從節(jié)省銅材方面看，使用超導(dǎo)電纜所節(jié)約銅材產(chǎn)生的經(jīng)濟效益與超導(dǎo)電纜價格因素相比，到底整體經(jīng)濟效益是多少，尚未見報道。

國家電網(wǎng)正在籌建一條長約1公里、110kV高溫超導(dǎo)電纜示范項目，計劃2012年建成。又說，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)對于超導(dǎo)的試驗示范工程建設(shè)和投資，將大大刺激國內(nèi)超導(dǎo)設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)巨大的投資前景也因此浮現(xiàn)。

但是，中國電科院超導(dǎo)電力研究所所長來小康日前表示，超導(dǎo)現(xiàn)在并不具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的條件，還要通過擴大示范來刺激相關(guān)設(shè)備的發(fā)展，從而推動超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?？梢?，過分強調(diào)超導(dǎo)電纜的市場前景，只能是畫餅充饑和望梅止渴而已。

在核電、風(fēng)電、海底和超高壓電纜熱之后，會不會又興起超導(dǎo)電纜熱，人們不得而知。在小范圍內(nèi)舉行一些超導(dǎo)電纜專題研討會未嘗不可，不可再大張旗鼓拿超導(dǎo)電纜過分地?zé)搜矍?。電纜行業(yè)還有很多最基本的技術(shù)問題沒有解決，還與工業(yè)發(fā)達國家有不小差距，這正是中小電線電纜企業(yè)所關(guān)心的。例如，銅包鋁導(dǎo)體電力電纜到底該不該推廣應(yīng)用，低煙低鹵電纜是否有存在的必要，以及如何進一步推廣應(yīng)用環(huán)保電纜等，都是給電纜企業(yè)帶來困惑、急需解決的問題。

我們應(yīng)理性對待超導(dǎo)電纜的未來市場。即使未來我國對超導(dǎo)電纜的需求量有較大增長，也絕不可能超過普通電力電纜的用量。國內(nèi)也只有幾個大型電纜企業(yè)能夠制造這種高科技電纜產(chǎn)品，而對一般中小企業(yè)來說是望塵莫及的事，只能作高科技產(chǎn)品的圍觀者。

對于業(yè)內(nèi)組織來說，與其連篇累牘地宣揚超導(dǎo)電纜的先進性，倒不如花點時間引導(dǎo)企業(yè)研制一些更為實際的新產(chǎn)品。對于企業(yè)來說，而與其作為高科技產(chǎn)品的圍觀者，倒不如量力而為實實在在地研發(fā)一些技術(shù)含量大、附加值高的新產(chǎn)品。

對于超導(dǎo)材料的優(yōu)點，就像納米材料一樣，已是世界公認(rèn)的科普知識，無需再多費口舌和筆墨去宣揚，更不希望再對電纜企業(yè)、電纜市場和社會股民引起誤導(dǎo)。電纜行業(yè)叫嚷納米材料技術(shù)已經(jīng)多年，也許推廣的力度不夠大，至今也未見大量推廣應(yīng)用。

我國智能電網(wǎng)建設(shè)提出了加速發(fā)展超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的概念。具體到電纜行業(yè)，超導(dǎo)電纜產(chǎn)業(yè)化的進程可能會加快，但目前尚不具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的條件。

智能電網(wǎng)建設(shè)加速發(fā)展超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的概念

智能電網(wǎng)用的超導(dǎo)產(chǎn)品不僅38電力變壓器新技術(shù)講解課件39電力變壓器新技術(shù)講解課件40電力變壓器新技術(shù)講解課件41電力變壓器新技術(shù)講解課件42高溫超導(dǎo)限流器高溫超導(dǎo)限流器43高溫超導(dǎo)變壓器高溫超導(dǎo)變壓器44上接線端靜觸頭動觸頭套管絕緣子下接線端框架轉(zhuǎn)軸拐臂升降絕緣子支柱絕緣子上接線端靜觸頭動觸頭套管絕緣子下接線端框架轉(zhuǎn)軸拐臂升降絕緣子455.高壓熔斷器R：熔斷器安裝場所：N-戶內(nèi)式W-戶外式X-限制式（戶外不限）設(shè)計序號額定電壓補充型號：F-負(fù)載型G-改進型額定電流額定容量其它標(biāo)志

高壓熔斷器符號含義5.高壓熔斷器R：熔斷器安裝場所：設(shè)計序號額定電壓461．RN系列高壓熔斷器瓷熔管金屬管帽彈性觸座熔斷指示管接線端子底座瓷絕緣子1．RN系列高壓熔斷器瓷熔管金屬管帽彈性觸座熔斷指示管接47管帽熔管工作熔體指示熔體錫球石英砂填料熔斷指示器管帽熔管工作熔體指示熔體錫球石英砂填料熔斷指示器48（2）RW系列高壓跌落式熔斷器上接線頭上靜觸頭上動觸頭管帽操作環(huán)熔管銅熔絲下動觸頭下靜觸頭下接線端子絕緣瓷瓶固定安裝板（2）RW系列高壓跌落式熔斷器上接線頭上靜觸頭上動觸頭管49

(一)低壓成套配電裝置的類型及型號含義

（1）新系列低壓配電柜

低壓配電柜：P-開啟式G-封閉式型號特征：G-固定式H-混合式用途代號設(shè)計序號輔助電路方案主電路方案(一)低壓成套配電裝置的類型及型號含義低壓50

GGD2配電柜外形圖GGD2配電柜外形圖51GCK型抽屜式低壓配電柜外形圖2．抽屜式低壓配電柜GCK型抽屜式低壓配電柜外形圖2．抽屜式低壓配電柜52圖1-2-6RL系列熔斷器(a)外形(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．RL1系列熔斷器

進線瓷帽熔斷體熔絲出線圖1-2-6RL系列熔斷器1．RL1系列熔斷器進線瓷532.RT0型有填料封閉管式熔斷器

柵狀銅熔體觸刀瓷熔管熔斷指示器蓋板彈性觸座瓷質(zhì)底座接線端子扣限絕緣拉手手柄2.RT0型有填料封閉管式熔斷器柵狀銅熔體觸刀瓷熔543．低壓斷路器主觸頭跳鉤鎖扣分勵脫扣器欠壓脫扣器脫扣按鈕電阻熱脫扣器過電流脫扣器3．低壓斷路器主觸頭跳鉤鎖扣分勵脫扣器欠壓脫扣器脫55

電力變壓器新技術(shù)電力變壓器新技術(shù)56

電力變壓器新技術(shù)

一、非晶合金變壓器二、干式變壓器三、超導(dǎo)變壓器四、電子式互感器

電力變壓器新技術(shù)

一、非晶合金變壓器57非晶合金變壓器

電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電、用電四個環(huán)節(jié)。變壓器核心部件是鐵芯和繞組農(nóng)村電網(wǎng)中配電變壓器損耗占農(nóng)村電網(wǎng)損耗的60～70%非晶合金變壓器電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電、用電四個環(huán)58非晶合金變壓器非晶合金變壓器59非晶合金變壓器型號非晶合金變壓器型號601、什么是非晶合金變壓器非晶合金是以鐵、硅、硼、碳、鈷為原料，用急速冷卻等特殊工藝使內(nèi)部原子呈現(xiàn)無序化排列的合金。在鐵、鈷、鎳、鉻等金屬中添加硅、硼、碳等非金屬，將1400℃高溫下一定比例的鐵、硅、硼等混合熱溶液，以相當(dāng)于每秒冷卻100萬攝氏度的高速冷卻。從溶液到薄帶成品一次成型。由于高速旋轉(zhuǎn)和冷卻時的高溫驟降，合金箔的原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)無序排列，類似于玻璃，不存在通常金屬合金所表征的晶體結(jié)構(gòu)，故稱其為“非晶合金”1、什么是非晶合金變壓器非晶合金是以鐵、硅、硼、碳、鈷61什么是非晶合金

我們先從非晶材料說起，在日常生活中人們接觸的材料一般有兩種：一種是晶態(tài)材料，另一種是非晶態(tài)材料。所謂晶態(tài)材料，是指材料內(nèi)部的原子排列遵循一定的規(guī)律。反之，內(nèi)部原子排列處于無規(guī)則狀態(tài)，則為非晶態(tài)材料,一般的金屬，其內(nèi)部原子排列有序，都屬于晶態(tài)材料?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，金屬在熔化后，內(nèi)部原子處于活躍狀態(tài)。一但金屬開始冷卻，原子就會隨著溫度的下降，而慢慢地按照一定的晶態(tài)規(guī)律有序地排列起來，形成晶體。如果冷卻過程很快，原子還來不及重新排列就被凝固住了，由此就產(chǎn)生了非晶態(tài)合金,制備非晶態(tài)合金采用的正是一種快速凝固的工藝。將處于熔融狀態(tài)的高溫鋼水噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上。鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，僅用千分之一秒的時間就將1300℃的鋼水降到200℃以下，形成非晶帶材。非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金相比，在物理性能、化學(xué)性能和機械性能方面都發(fā)生了顯著的變化。以鐵元素為主的非晶態(tài)合金為例，它具有高飽和磁感應(yīng)強度和低損耗的特點。由于這樣的特性,非晶態(tài)合金材料在電子、航空、航天、機械、微電子等眾多領(lǐng)域中具備了廣闊的應(yīng)用空間。例如，用于航空航天領(lǐng)域，可以減輕電源、設(shè)備重量，增加有效載荷。用于民用電力、電子設(shè)備，可大大縮小電源體積，提高效率，增強抗干擾能力。微型鐵芯可大量應(yīng)用于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN中的變壓器。非晶條帶用來制造超級市場和圖書館防盜系統(tǒng)的傳感器標(biāo)簽。非晶合金神奇的功效，具有廣闊的市場前景。什么是非晶合金我們先從非晶材料說起，在日常生活中人62非晶合金鐵心材料非晶合金鐵心材料632、非晶合金的主要特點

非晶合金鐵心配電變壓器的最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設(shè)計過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時，除要考慮非晶合金鐵心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(shù)。除此設(shè)計思路外，還須遵循以下三點要求：

(1)由于非晶合金材料的飽和磁密較低，在產(chǎn)品設(shè)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，所以其疊片系數(shù)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(xiàn)把非晶合金配電變壓器的產(chǎn)品，都設(shè)計成全密封式結(jié)構(gòu)。變壓器非晶合金結(jié)構(gòu)特點利用導(dǎo)磁性能突出的非晶合金，來用作制造變壓器的鐵心材料，最終能獲得很低的損耗值。但它具有許多特性，在設(shè)計和制造中是必須[3][4]保證和考慮的。主要體體現(xiàn)以下幾個方面：

(1)非晶合金片材料的硬度很高，用常規(guī)工具是難以剪切的，所以設(shè)計時應(yīng)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，則鐵心填充系數(shù)較低。

2、非晶合金的主要特點非晶合金鐵心配電變壓器的最大優(yōu)點642、非晶合金的主要特點

(3)非晶合金對機械應(yīng)力非常敏感。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須避免采用以鐵心作為主承重結(jié)構(gòu)件的傳統(tǒng)設(shè)計方案。

(4)為了獲得優(yōu)良的低損耗特性，非晶合金鐵心片必須進行退火處理。

(5)從電氣性能上。為了減少鐵心片的剪切量，整臺產(chǎn)品的鐵心由四個單獨的鐵心框并列組成，并且每相繞組是套在磁路獨立的兩框上。每個框內(nèi)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心框內(nèi)，其三次諧波磁通正好在相位上相反，數(shù)值上相等，因此，每一組繞組內(nèi)的三次諧波磁通向量和為零。如一次側(cè)是D接法，有三次諧波電流的回路，當(dāng)在感應(yīng)出的二次側(cè)電壓波形上，就不會有三次諧波電壓的分量。根據(jù)上面分析，三相非晶合金配電變壓器最合理的結(jié)構(gòu)為：鐵心，由四個單獨鐵心框在同一平面內(nèi)組成三相五柱式，必須經(jīng)退火處理，并帶有交叉鐵軛接縫，截面形狀呈長方形。繞組，為長方形截面，可單獨繞制成型的，雙層或多層矩形層式。油箱，為全密封免維護的波紋結(jié)構(gòu)。2、非晶合金的主要特點(3)非晶合金對機械應(yīng)力非常敏感65非晶合金變壓器使用效果

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(jié)約電能量是相當(dāng)可觀的。以800kVA為例，△P0為1.05kW；兩種型式配電變壓器的負(fù)載損耗值是一樣的，則△Pk=0，，便可計算出一臺產(chǎn)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(guī)格產(chǎn)品的計算可知，三相非晶合金鐵心配電變壓器系列產(chǎn)品的節(jié)能效果非同一般。由于油箱又設(shè)計成全密封式結(jié)構(gòu)，使變壓器內(nèi)的油與外界空氣不接觸，防止了油的氧化，延長了產(chǎn)品的使用壽命，為用戶節(jié)約了維護費用。非晶合金變壓器使用效果

三相非晶合金鐵心配電變壓器與新S66電力變壓器新技術(shù)講解課件67非晶合金變壓器發(fā)展前景

推廣應(yīng)用非晶合金鐵心變壓器不僅有良好的節(jié)能效益，而且還有環(huán)保效益。節(jié)能相當(dāng)于減少發(fā)電量或少建火力發(fā)電廠，從而減少了發(fā)電廠排放的CO2、SO2和氮氧化物等。非晶合金鐵心配電變壓器在國外早已使用并取得了成功經(jīng)驗。美國有100多萬臺非晶合金鐵心配電變壓器掛網(wǎng)運行；日本已有35萬臺在運行，目前世界上最大的5000kVA的非晶合金變壓器也在運行；歐盟國家也有應(yīng)用；亞洲的印度、孟加拉國、韓國、泰國等國家都有非晶合金變壓器制造廠。我國從20世紀(jì)90年代初開始生產(chǎn)和應(yīng)用非晶合金變壓器，但發(fā)展較為緩慢，推廣的效果不很理想。三相油浸式非晶合金鐵心配電變壓器與S11型三相油浸式配電變壓器相比，其有效材料消耗較大，制造耗費工時較多，因而成本較高。按目前材料價格計，前者的價格約為后者的1.3倍。這一價格與前些年相比，供需雙方還是可以接受的，這就有利于大范圍推廣應(yīng)用。另外，采購變壓器不能只看價格，應(yīng)對總費用（TOC）進行評估，看其在壽命期內(nèi)的總成本是否最低。這也是國際上通用的方法。2005年6月，國家電網(wǎng)公司農(nóng)電工作部在組織討論非晶合金變壓器標(biāo)準(zhǔn)時，已將此方法作為該標(biāo)準(zhǔn)的附錄。目前，除油浸式非晶合金鐵心配電變壓器外，根據(jù)市場和用戶需要，又推出了多種非晶合金鐵心變壓器類產(chǎn)品：非晶合金鐵心干式變壓器、非晶合金鐵心地下式變壓器、高燃點油非晶合金鐵心變壓器、非晶合金鐵心組合式變壓器（即美式箱變）、預(yù)裝式非晶合金變電站（即歐式箱變）等等，其應(yīng)用范圍越來越廣。非晶合金變壓器發(fā)展前景

推廣應(yīng)用非晶合金鐵心變壓器不僅有68非晶合金變壓器發(fā)展前景

非晶合金變壓器若能完全替代新S9系列配變，如10kV級配電變壓器年需求量按5000萬kVA計算時，那么，一年便可節(jié)電100億kW?h以上。同時，還可帶來少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，這樣會大大地減輕對環(huán)境的直接污染，使其成為新一代名副其實的綠色環(huán)保產(chǎn)品?？傊瑖以诔青l(xiāng)電力網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展與改造中，若能大量推廣采用三相非晶鐵心配電變壓器產(chǎn)品，其最終會獲得節(jié)能與環(huán)保兩方面的效益。非晶合金變壓器發(fā)展前景

非晶合金變壓器若能完全替代新S69

70二、干式變壓器

鐵心和繞組都不浸在絕緣油中的變壓器。一般用于安全防火要求較高的場合,如高層建筑的屋內(nèi)變電所,地下鐵道與礦井變壓裝置等。鐵心結(jié)構(gòu)與油浸式基本相同。線圈結(jié)構(gòu)在容量為315千伏安以下時為圓筒式；315千伏安以上時,高壓線圈為連續(xù)式，低壓線圈為螺旋式或雙餅式。

二、干式變壓器鐵心和繞組都不浸在絕緣油中的變壓器。71二、干式變壓器二、干式變壓器72二、干式變壓器

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)用電負(fù)荷不斷增加，無油、防火、壽命長、節(jié)能低噪、維護簡單、安全可靠的干式變壓器得以越來越廣泛的應(yīng)用。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近20年來干式變壓器得到了迅猛發(fā)展，特別是在配電變壓器中，干式變壓器所占比例越來越大，發(fā)達國家已占50％以上；我國起步晚，近年大中城市中約占30％～40％，象北京、上海、廣州、深圳等城市已達60％以上二、干式變壓器隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活73二、干式變壓器1、干式變壓器具有下列特征：

(1)無油、無污染、難然阻燃、自熄防火。

(2)絕緣溫升等級高：F級絕緣，變壓器溫升可達100K。SC(B)10系列溫升下降了17K，進一步提高了變壓器的過載能力和使用壽命。

(3)損耗低、效率高：SC(B)10系列總損耗比現(xiàn)行新國標(biāo)(GB/T10228)平均降低19％。如1000kVA，Po=1550W。

(4)防潮性能好，可在100％濕度下正常運行，停運后不需干燥處理即可投入運行。

(5)體積小、重量輕，據(jù)有關(guān)人士統(tǒng)計，油變的外形尺寸為干變的2倍多。(9)不需單獨的變壓器室，不需吊芯檢修及承重梁，節(jié)約土建占地和占空；因無油，不會產(chǎn)生有毒氣體，不會對環(huán)境造成污染，不要集油坑等附屬建筑，減少了土建造價。

(6)安裝便捷，無須調(diào)試，幾乎不需維護；無須更換和檢查油料，運行維護成本低。

(7)從低噪、節(jié)能、防火、節(jié)省土建造價、運行維護管理費以及長達30年的壽命等綜合技術(shù)經(jīng)濟性能比較，干式變壓器顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。二、干式變壓器1、干式變壓器具有下列特征：74二、干式變壓器2、干式變壓器形式①開啟式：變壓器身與大氣相通。由于空氣的絕緣強度和散熱性能都比油差，故以空氣為絕緣的干式變壓器，其材料消耗要比油浸式為多。干式變壓器一般都采取自冷式，對于較大的干式變壓器，為加強散熱效果也有用強迫風(fēng)冷式的。這種干式電力變壓器用在地下鐵道、公共建筑物及車間內(nèi)部等環(huán)境比較干燥清潔而防火要求較高的場所。

②封閉式：用在與外部大氣不相通，環(huán)境惡劣的地方。由于密封后散熱條件差，所以主要用于礦井。

③澆注式：用澆注的環(huán)氧樹脂作為絕緣介質(zhì)和散熱媒介。這種變壓器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，主要用作小容量配電變壓器。

二、干式變壓器2、干式變壓器形式75二、干式變壓器3、干式變壓器結(jié)構(gòu)特點主要結(jié)構(gòu)特點是指變壓器鐵芯和繞組的特點。

1.鐵芯

采用優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片，鐵芯硅鋼片采用45度全斜接縫，使磁通沿著硅鋼片接縫方向通過；

2.繞組

有以下幾種：(1)纏繞式；(2)環(huán)氧樹脂加石英砂填充澆注；(3)玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂澆注(即薄絕緣結(jié)構(gòu))；(4)多股玻璃絲浸漬環(huán)氧樹脂纏繞式；

(一般多采用3，因為它能有效的防止?jié)沧⒌臉渲_裂，提高了設(shè)備的可靠性)

3.高壓繞組

一般采用多層圓筒式或多層分段式結(jié)構(gòu)；

4.低壓繞組

一般采用層式或箔式結(jié)構(gòu)。

二、干式變壓器3、干式變壓器結(jié)構(gòu)特點76二、干式變壓器二、干式變壓器77干式變壓器的種類、型號、分類、特點、應(yīng)用和發(fā)展

干式變壓器分類有很多種方法，如按型號分，有ＳＣ（環(huán)繞樹脂澆注包封式）、ＳＣＲ（非環(huán)繞樹脂澆注固體絕緣包封式）、ＳＧ（敞開式）。也可按等級分，有Ｂ、Ｆ、Ｈ和Ｃ級。有些外國在Ｈ和Ｃ之間還有Ｎ級。它們的溫度限制見表１。干式變壓器的種類、型號、分類、特點、應(yīng)用和發(fā)展干式變壓器78一般來說，干式變壓器型號如下圖：

SC（B）□-□/□

一般：

S---------三相變壓器；

C---------樹脂絕緣；

（B）-----低壓箔式繞組；

第一個□------性能水平代號（設(shè)計序號）；

第二個□------額定容量（KVA）；

第三個□------電壓等級（KV）一般來說，干式變壓器型號如下圖：

SC（B）□-□/□

一般79超導(dǎo)變壓器現(xiàn)場應(yīng)用超導(dǎo)變壓器現(xiàn)場應(yīng)用80三、超導(dǎo)變壓器超導(dǎo)的抗磁性現(xiàn)象使超導(dǎo)體在磁鐵上懸起來三、超導(dǎo)變壓器超導(dǎo)的抗磁性現(xiàn)象使超導(dǎo)體在磁鐵上懸起來81三、超導(dǎo)變壓器各種超導(dǎo)材料制成的電線樣品三、超導(dǎo)變壓器各種超導(dǎo)材料制成的電線樣品82利用超導(dǎo)特性制成高速磁懸浮列車?yán)贸瑢?dǎo)特性制成高速磁懸浮列車83三、超導(dǎo)變壓器

氮是世界上銷售量最大的無機化學(xué)品，有著廣泛的商業(yè)和技術(shù)應(yīng)用。作為液體，氮用于食品冷凍、塑料和橡膠拋光、冷卻、金屬處理、金屬噴鍍和其它同溫度相關(guān)的應(yīng)用。三、超導(dǎo)變壓器氮是世界上銷售量最大的無機化學(xué)品，有著84第一臺高溫超導(dǎo)變壓器

我國自主研制成功的第一臺高溫超導(dǎo)變壓器樣機近日順利通過了各項試驗檢測。這是繼美國、瑞士、德國、日本等少數(shù)幾個國家之后，我國研究成功的首臺三相高溫超導(dǎo)變壓器樣機，混合機二次側(cè)輸出電流是目前世界上最大的，這為下一步研制實用型高溫超導(dǎo)變壓器打下了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院電工研究所副所長肖立業(yè)研究員介紹，在國家“863”重大項目和新疆特變電工股份有限公司的支持下，該所從2002年起開展三相630kVA／10．5kV高溫超導(dǎo)變壓器的研究與開發(fā)，在短短的一年時間內(nèi)，取得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)成果。目前，630kVA／10．5kV高溫超導(dǎo)反應(yīng)釜變壓器的研究開發(fā)工作正在加緊進行，預(yù)計明年年底完成全部研制工作，并進行掛網(wǎng)示范運行。第一臺高溫超導(dǎo)變壓器

我國自主研制成功的第一臺高溫超導(dǎo)85高溫超導(dǎo)變壓器

中科院電工所王銀順研究員說，超導(dǎo)變壓器具有效率高、體積小、無環(huán)境污染以及無火災(zāi)隱患等優(yōu)點，被公認(rèn)為最有可能取代常規(guī)變壓器的高新技術(shù)。簡單地講，高溫超導(dǎo)變壓器在以下兩方面大有可為：在傳統(tǒng)的變壓器中，繞組中的銅損占變壓器滿負(fù)荷運行時總損耗的絕大部分，無軸螺旋輸送機采用高溫超導(dǎo)繞組可以大大降低這部分損耗。同時，隨著城鎮(zhèn)用電負(fù)荷日趨增大，必須使用體積更為龐大的大容量變壓器來滿足用戶的需求，許多現(xiàn)有變電站都面臨重建的問題，由于在相同容量下超導(dǎo)變壓器的體積比常規(guī)變壓器小40％—60％，超導(dǎo)變壓器可直接安裝在現(xiàn)有的變電站內(nèi)，從而節(jié)省垃圾脫水機大筆建設(shè)經(jīng)費。

高溫超導(dǎo)變壓器

中科院電工所王銀順研究員說，超導(dǎo)86三、超導(dǎo)變壓器1、超導(dǎo)小知識熱力學(xué)溫度舊稱絕對溫度（absolutetemperature）。單位是“開爾文”，英文是“Kelvin”簡稱“開”，國際代號“K”。開爾文是為了紀(jì)念英國物理學(xué)家LordKelvin而命名的。以絕對零度（0K）為最低溫度，規(guī)定水的三相點的溫度為273.16K，開定義為水三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16。

攝氏度為表示攝氏溫度時代替開的一個專門名稱。而水的三相點溫度為0.01攝氏度。因此熱力學(xué)溫度T與人們慣用的攝氏溫度t的關(guān)系是T＝t＋273.15。三、超導(dǎo)變壓器1、超導(dǎo)小知識87早在19世紀(jì)，有關(guān)物質(zhì)導(dǎo)電的宏觀經(jīng)驗定律就已建立。例如，歐姆定律、基爾霍夫定律、電阻定律等，關(guān)于物質(zhì)導(dǎo)電的機理已經(jīng)成為一個非常重要的課題。

高溫超導(dǎo)相關(guān)書籍1882年昂內(nèi)斯成為萊頓大學(xué)物理系教授，開始把實驗室的全部研究方向都確定在低溫方向。1911年2月，昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)，在4.3K時，鉑的電阻是一個定值。他認(rèn)為這個定值是由雜質(zhì)引起的，從而昂內(nèi)斯選擇汞作研究對象，因為汞在常溫下可以連續(xù)用蒸餾法提純。在3K時，他發(fā)現(xiàn)電阻降到3×10－6以下，這是第一次觀察到的超導(dǎo)電性。

1913年9月在華盛頓召開的第三屆國際制冷會議上，昂內(nèi)斯正式提出了“超導(dǎo)態(tài)”概念。超導(dǎo)體的零電阻效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后，人們也許是驚喜萬分，在相當(dāng)長的一段時間里，一直誤認(rèn)為超導(dǎo)電性是超導(dǎo)體的最本質(zhì)的性質(zhì)，卻忽略了超導(dǎo)體的磁性質(zhì)。邁斯納注意到超導(dǎo)體在有磁場時的轉(zhuǎn)變中，有滯后現(xiàn)象存在。隨后研究表明，當(dāng)物體進入超導(dǎo)態(tài)后，外部空間的磁場分布將發(fā)生變化，使超導(dǎo)體內(nèi)部的磁感應(yīng)強度保持為零。后來稱這一發(fā)現(xiàn)為“邁斯納效應(yīng)”。但是這個時期還是認(rèn)識超導(dǎo)機制的起步階段。早在19世紀(jì)，有關(guān)物質(zhì)導(dǎo)電的宏觀經(jīng)驗定律就已建立。例如，88超導(dǎo)應(yīng)用與意義

由于臨界溫度的不斷提高，人們將這些材料稱為高溫超導(dǎo)體。高溫超導(dǎo)體的性質(zhì)由載流子濃度決定，其本征特性是相干長度很短，即不均勻性。這對探索高溫超導(dǎo)機理是十分需要的。超導(dǎo)的新奇特性的發(fā)現(xiàn)，對人類產(chǎn)生了重大意義。通過一些超導(dǎo)現(xiàn)象或效應(yīng)，你就會驚訝地發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)的美。零電阻效應(yīng)具有無損耗運輸電流的性質(zhì)。如能實現(xiàn)超導(dǎo)化大功率發(fā)電機、電動機，例如在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5萬~6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機便是交流超導(dǎo)發(fā)電機。超導(dǎo)發(fā)電機的單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高5~10倍，達1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50%。那么其不必要的能耗將大大降低，這在國防、科研、工業(yè)上具有極大的意義?，F(xiàn)在研究中的磁懸浮列車的材料就是應(yīng)用磁場強、體積小、重量輕的超導(dǎo)磁體。磁懸浮列車的原理是運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，即“磁性懸浮”。這種原理運用在鐵路運輸系統(tǒng)上，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪”列車，時速可達幾百公里以上。這就是所謂的“磁懸浮列車”。列車上裝有超導(dǎo)磁體，由于懸浮而在線圈上高速前進。這些線圈固定在鐵路的底部，由于電磁感應(yīng)，在線圈里產(chǎn)生電流，地面上線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的電磁體極性總是保持相同，這樣在線圈和電磁體之間就會一直存在排斥力，從而使列車懸浮起來。此外在受控?zé)岷朔磻?yīng)裝置、回旋加速器等中都具有巨大的應(yīng)用價值。利用超導(dǎo)隧道效應(yīng)，可以制造具有高靈敏的電磁信號探測元件和用于高速運行的計算機元件，可以制造出超導(dǎo)量子干涉磁強計，能測出腦磁圖和心磁圖，這對人的大腦活動具有重大的意義。也可以應(yīng)用超導(dǎo)體于微波器件中，這對通信的質(zhì)量的提高也具有重大的應(yīng)用價值，通信質(zhì)量的提高將會提高的人們生活水平，改善現(xiàn)在的生活現(xiàn)狀。在軍事工業(yè)中，超導(dǎo)技術(shù)也可以發(fā)揮其特有的作用，超導(dǎo)掃雷具就是其中之一。超導(dǎo)掃雷具的工作原理是：超導(dǎo)掃雷具模擬艦船磁場特性，采用兩根大電流電纜在海水中形成電極，并與海水組成閉合電路產(chǎn)生磁場，或者在船上安裝一個電磁體產(chǎn)生磁場，從而得以將磁水雷引爆。超導(dǎo)應(yīng)用與意義由于臨界溫度的不斷提高，人們將這些材料89超導(dǎo)應(yīng)用與意義

超導(dǎo)材料在強電、弱電方面的應(yīng)用也具有很大的空間。在強電方面如高能物理受控?zé)岷朔磻?yīng)、核磁共振等方面的應(yīng)用，還有一些物理研究需要很強的磁場，一些特殊的設(shè)備都需要超導(dǎo)磁體。核磁共振成像儀就是一個實例。其基本原理：原子核帶有正電，并進行自旋運動。通常情況下，原子核自旋軸的排列是無規(guī)律的，但將其置于外加磁場中時，核自旋空間取向從無序向有序過渡。自旋系統(tǒng)的磁化矢量由零逐漸增長，當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時，磁化強度達到穩(wěn)定值。如果此時核自旋系統(tǒng)受到外界作用，如一定頻率的射頻激發(fā)原子核即可引起共振效應(yīng)。在射頻脈沖停止后，自旋系統(tǒng)已激化的原子核，不能維持這種狀態(tài)，將回復(fù)到磁場中原來的排列狀態(tài)，同時釋放出微弱的能量，成為射電信號，把這許多信號檢出，并使之進行空間分辨，就得到運動中原子核分布圖像。核磁共振的特點是流動液體不產(chǎn)生信號，稱為流動效應(yīng)或流動空白效應(yīng)。因此血管是灰白色管狀結(jié)構(gòu)，而血液為無信號的黑色。這樣使血管軟組織很容易分開。正常脊髓周圍有腦脊液包圍，腦脊液為黑色的，并有白色的硬膜為脂肪所襯托，使脊髓顯示為白色的強信號結(jié)構(gòu)。核磁共振已應(yīng)用于全身各系統(tǒng)的成像診斷。在弱電方面，由于約瑟夫森效應(yīng)可以得到精確度高的電壓值，在電壓計量工作中具有重要意義：超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）的發(fā)明也是一個重要的應(yīng)用，其具有高的磁測量靈敏度，在磁學(xué)中意義重大。超導(dǎo)應(yīng)用與意義超導(dǎo)材料在強電、弱電方面的應(yīng)用也具有很大的90

高溫超導(dǎo)無源微波器件的成功研制，一些器件，例如濾波器、延遲線等，可以在幾年內(nèi)成為商品面市，為全球通信服務(wù)，可以保證通信的通暢。對超導(dǎo)材料的應(yīng)用研究還在繼續(xù)并且十分活躍。然而，超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用，也表現(xiàn)了許多的不足之處。超導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用要解決材料在技術(shù)方面的很多問題。在材料方面，要求超導(dǎo)體應(yīng)有較高的臨界溫度和臨界電流。其安全穩(wěn)定性要考慮，而提高超導(dǎo)材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是超導(dǎo)材料得以廣泛應(yīng)用的基本前提，臨界電流的提高也是至關(guān)重要的。高溫超導(dǎo)體本身也存在一些弱點。如強烈的各向異性，短的相干長度，不均勻性等等?，F(xiàn)代在液氫溫區(qū)大規(guī)模應(yīng)用高溫超導(dǎo)體還需要努力，進一步發(fā)展制備工藝。超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用將會越來越廣泛地造福人類，對超導(dǎo)電性機理的進一步的了解，將會對凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展以及相關(guān)邊緣學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。各國政府，特別是工業(yè)發(fā)達國家的政府，對超導(dǎo)研究極力支持，給以大量投資，這些國家有實力的公司對研究成果迅速引進，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力，這些都有利于超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。這也說明，政府、企業(yè)與超導(dǎo)專家、研究者，在對超導(dǎo)將起的作用的看法方面取得了共識。超導(dǎo)技術(shù)在21世紀(jì)必將占有重要地位。高溫超導(dǎo)無源微波器件的成功研制，一些器件，例如濾波器、延遲91科學(xué)展望與發(fā)展方向

超導(dǎo)技術(shù)將成為21世紀(jì)的寵兒，而超導(dǎo)材料也將深入千家萬戶。超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和普及將會在世界能源方面發(fā)揮不朽的作用，將會為世界每年免去不必要的邊緣耗散。如果能用上超導(dǎo)材料，那每年消耗的能量將不可估量。如果這些能量被合理地利用起來對人類的發(fā)展不可謂不大，或者每年為這些能量的耗散而投入的不必要的資金，用于資助那些苦難的、急需救助的國家與人民，那意義不可謂不大。超導(dǎo)材料的普及必將是一場材料大革命，其意義并不會亞于其他科技革命。目前，第一代超導(dǎo)線材——鉍氧化物線材已達到商業(yè)化水平。東京電力公司試制成功長100米、3相、66千伏的超導(dǎo)電纜，美國不久也將進行100米超導(dǎo)電纜的安裝試驗。日本正在加緊研究開發(fā)高性能的超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器和超導(dǎo)蓄電裝置等，預(yù)計5年后達到目標(biāo)。日本磁懸浮列車線圈的超導(dǎo)化目前也在計劃當(dāng)中，預(yù)計將從明年開始進行研究和試制。目前各國都在積極研究開發(fā)第二代超導(dǎo)線材——釔系列線材。其中，包含釔的YBCO(釔鉍銅氧)和包含釹的NBCO(釹鉍銅氧)這兩種線材，由于有更好的磁場特性，將來有可能成為超導(dǎo)線材的主流。有人預(yù)言不久的將來將會出現(xiàn)室溫超導(dǎo)體?？茖W(xué)展望與發(fā)展方向超導(dǎo)技術(shù)將