非晶合金代替硅钢，这种变压器更节能

电网企业重视电力设备节能降耗工作。国网河北电力攻克了铁心材料、结构等方面的难题，研发了新型非晶合金配电变压器。单台新型非晶合金配电变压器相比传统硅钢变压器能耗降低约1%，规模化应用后节能效益可观。

9月7日，在河北省泊头市10千伏文开线综合配电变压器改造工程现场，一台新型非晶合金配电变压器投运。这种新型变压器由国网河北省电力有限公司牵头研发，与传统变压器相比能耗更低，在第49届日内瓦国际发明展上获得金奖。

2020年起，围绕提升配电变压器新型材料性能，国网河北电力联合多家科研单位开展攻关。攻关团队创新材料成分配比，提出三角立体卷绕结构，建立严格评价标准，研发出新型非晶合金配电变压器。该成果已实现规模化应用，节能降碳效果显著。

非晶合金配电变压器能耗低，抗短路能力更强

当前，能源转型加速。在电网企业内部，电力设备节能降耗工作也持续推进。变压器是电力系统核心主设备之一，铁心材料的性能直接影响着能效。

从全球范围看，铁心的材质主要为硅钢和非晶合金。硅钢作为传统材料，稳定性好，应用成熟；非晶合金作为新型材料，磁化损耗远低于硅钢，在节能方面具有优势。

“非晶合金配电变压器短路最大相电抗差仅0.23%，而同类型硅钢变压器为2%。非晶合金变压器与硅钢变压器相比抗短路能力大幅提升，运行也更加稳定。”攻关团队主要成员、沧州供电公司调度员王磊介绍。

此前，高性能非晶合金材料仅在国外部分地区批量生产。我国在非晶合金材料研发、高能效变压器制造及服役性能评价方面与国际先进水平存在一定差距。2020年，国家电网有限公司正式立项研发新型非晶合金配电变压器，国网河北电力联合中国电力科学研究院有限公司、国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司）、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、华北电力大学等科研单位和高校，组建跨学科攻关团队，探索研发能耗低、性能稳定的新型非晶合金配电变压器。

从材料创新到结构创新，新型配电变压器有了强韧节能“心”

“我们面临非晶合金的成分控制、磁性元件开发以及复杂工况下的性能评价三大难题。”攻关团队主要成员、沧州供电公司科技专责宋文乐说。

非晶合金有一个弱点——脆性，这可能会导致变压器在运行中发生铁心断裂，可靠性问题制约其大规模应用。攻关团队通过添加铜、硼等化学成分，调整元素配比，优化淬炼技术，提升了材料韧性和导电稳定性，使非晶合金材料在保持与硅钢材料同等机械强度的情况下，损耗比硅钢材料降低10%。

以往，铁心制作采用平面卷绕方式，攻关团队提出了三角立体卷绕组结构，从形态上增强铁心稳定性。宋文乐解释：“这就好比一张平铺的纸变成了一个稳固的三角体。我们利用三角体的稳定性避免变压器运行中铁心断裂的风险。”

2021年12月，新型非晶合金配电变压器研制成功，提升了配电变压器的抗短路能力、服役稳定性与工艺可靠性。

为了确保安装了强韧、节能“心”的变压器能在高温、高湿、谐波等环境中长久服役，攻关团队还编制了国家标准《非晶软磁合金丝材》和《非晶软磁合金粉末》，规定了技术要求、检验规则和试验方法等。

项目研发过程中，攻关团队攻克了数十项技术难题，获得国家发明专利授权20项，发表10篇高等级论文。项目成果被国务院国资委评为碳达峰碳中和行动典型案例。

新型节能变压器已在国网河北电力供区应用，覆盖多种场景

关键技术的突破为成果转化应用打下了基础。2022年6月，630千伏安新型非晶合金配电变压器在河北省泊头市投入运行，标志着该技术从实验室迈向工程实践。随后，国网河北电力在沧州电网新建和改造项目中推广应用了千余台新型非晶合金配电变压器，覆盖了城市配电网升级和农村电网改造等多个场景。

据测算，单台新型非晶合金配电变压器相比传统硅钢变压器能耗降低约1%，规模化应用后产生的节能效益可观。如果沧州地区全部安装这种新型变压器，每年可节约电量约2亿千瓦时，相当于节约标准煤6.8万吨，减少二氧化碳排放约17万吨。

目前，新型非晶合金配电变压器已在国网河北电力供区应用，成为配电网新建和改造项目的首选设备。攻关团队将进一步提升新型非晶合金配电变压器铁心抗老化能力与机械韧性，并建立覆盖材料制造、设备运行至退役回收各环节的变压器全生命周期性能数据库，为特种设备定制化开发提供数据支撑。