비정질 합금 변압기와 그 코어 재료의 장점 및 응용 분야는 무엇인가요

비정질 합금 변압기는 1970년대에 개발되었으며, 전통적인 실리콘 강판 대신 비정질 합금을 코어 재료로 사용하는 새로운 세대의 전력 변압기를 나타냅니다. 실리콘 강판 코어 변압기와 비교하여 무부하 손실은 약 70%~80%, 무부하 전류는 약 85% 감소합니다. 이러한 변압기는 현재 가장 에너지 효율적인 배전 변압기 중 하나로, 농촌 전력망, 고층 건물, 상업 센터, 지하철, 공항, 기차역, 산업 및 광산 기업, 발전소 등 저 부하 활용률과 높은 화재 안전 요구 사항이 있는 지역에서 이상적인 응용 분야를 제공합니다.

비정질 합금 리본

비정질 합금 리본은 철, 코발트, 탄소, 규소, 붕소 등의 원소를 정확한 비율로 혼합하여 생산됩니다. 혼합물은 고온으로 녹여진 후 고속 회전 휠을 이용해 급속히 굳혀지며, 냉각 속도는 초당 1,000,000°C에 달합니다. 이 극단적인 냉각은 결정 구조 형성을 방지하고, 불규칙한 비정질 원자 배열을 생성합니다.

비정질 합금의 형성

일반적으로 금속이나 합금이 액체 상태에서 고체 상태로 굳어질 때, 원자는 불규칙한 액체 상태에서 규칙적인 고체 결정 구조로 전환합니다. 그러나 매우 높은 냉각 속도에서는 원자가 규칙적인 격자로 배열될 시간이 충분하지 않아 대신 "동결"되어 불규칙한 상태, 즉 액체와 유사한 구조인 비정질 합금을 형성합니다.

순수 금속이 비정질 구조를 얻기 위해서는 매우 높은 냉각 속도가 필요합니다. 현재 기술 한계로 인해 대량 생산에서 이러한 속도를 달성하는 것은 실용적이지 않아 순수 금속으로 비정질 구조를 생산하는 것이 어렵습니다.

이를 극복하기 위해 기본 금속에 다른 원소를 합금하여 비정질 금속을 생산합니다. 서로 다른 크기와 특성을 가진 원자로 구성된 합금은 낮은 용융점과 급속 냉각 시 비정질 구조를 형성하기 쉽습니다.

변압기 코어에 사용되는 비정질 합금은 철 기반 합금으로, 초당 백만 도의 냉각 속도로 0.03mm 두께의 얇은 리본 형태로 급속히 굳혀집니다.

비정질 합금 변압기의 장점

에너지 효율

비정질 합금 코어와 고급 3상 3열 제조 공정을 결합하면 코어 손실이 크게 줄어듭니다. 무부하 손실은 일반 건식 변압기의 약 25% 수준으로 감소합니다. 비정질 합금 코어의 초기 비용은 높지만, 뛰어난 효율성과 에너지 절약 성능으로 인해 평균 부하 60%에서 3~5년 내에 추가 투자를 회수할 수 있습니다. 변압기의 30년 수명 동안 상당한 전력 비용 절감이 가능합니다.

신뢰성

• H급 절연 (작동 온도 180°C): 우수한 열 저항성을 제공합니다.

• 내구성: 혹독한 보관 및 운송 조건에서도 견딜 수 있습니다.

• 강력한 성능: 극한의 기후 및 지리적 조건을 포함한 악화된 환경 조건에서도 신뢰성 있게 작동하며, 장시간 120% 과부하를 견딜 수 있습니다.

• 단락 저항성: 단락 힘에 대해 뛰어난 저항력을 보입니다.

• 유지보수 없음: 정상 작동 조건에서는 사실상 유지보수가 필요 없습니다.

안전성

• 불연성: 연소하지 않으며, 화재에 저항하고 작동 중 폭발하거나 독성 가스를 방출하지 않습니다.

• 환경 적응성: 온도 변화, 먼지, 오염에 덜 민감합니다.

• 균열 저항성: 시간이 지나도 균열이 발생하지 않습니다.

• 환경 및 인간 안전성: 인간 건강과 환경에 안전하며, 주변 설비에 해롭지 않습니다.

환경적 이점

• 친환경: 제조, 운송, 보관, 작동 중 환경 오염을 일으키지 않습니다.

• 재활용 가능: 코일 및 코어 재료는 수명 종료 시 재활용 가능하여 자원 재사용이 가능하고 환경 피해가 없습니다.

• 저소음: 고급 코어 설계 및 제조 기법으로 인해 소음 수준은 현재 국가 표준보다 4~5dB 낮습니다.

예를 들어, 60% 부하에서 작동하는 2000 kVA SCRBH15-2000 비정질 건식 변압기는 연간 약 24,000 kWh의 전력을 절약할 수 있습니다. 전력 비용이 1 RMB/kWh인 경우, 이는 연간 24,000 RMB의 절약을 의미합니다. 현재 SCB10-2000 변압기의 시장가는 약 450,000 RMB이며, 비정질 버전은 약 550,000 RMB로 약 20% 더 비쌉니다. 그러나 5년 동안의 운영 비용 감소로 인해 더 높은 초기 투자를 완전히 상쇄할 수 있습니다.