来源：变压器圈

变压器主体的主要材料包括磁路材料、电路材料、绝缘材料、结构材料等，其具体材料用途和类别有：

1. 硅钢片

在变压器中，对硅钢性能的要求主要是：

①铁损低，这是硅钢片质量的最重要指标。各国都根据铁损值划分牌号，铁损愈低，牌号愈高。

②较强磁场下磁感应强度（磁感）高，这使电机和变压器的铁心体积与重量减小，节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。

③表面光滑、平整和厚度均匀，可以提高铁心的填充系数。

④冲片性好，易于加工。

⑤表面绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。

⑥基本无磁时效。

硅钢片的分类及牌号定义

变压器通常采用冷轧取向硅钢片，以确保其空载的能效水平。冷轧取向硅钢片按照性能和加工方式，又可分为普通冷轧取向硅钢片、高导磁硅钢片（或高磁感硅钢片）、激光刻痕硅钢片。通常，将50Hz，800A交变磁场（峰值）下，铁心所达到的最小磁极化强度B800A=1.78T～1.85T的硅钢片称为普通硅钢片，记为“CGO”，而B800A=1.85T以上的硅钢片记为高导磁硅钢片（高磁感硅钢片），记为“Hi-B钢”，Hi-B钢其与常规硅钢片的主要区别在于：Hi-B钢的高斯方位织构度非常高，即在易磁化方向上的硅钢晶粒排列位向整齐度非常高，工业上采用二次再结晶过程制造含硅量为3%的硅钢片，Hi-B钢的晶粒位向与轧制方向的平均偏差为3°，而普通硅钢片为7°，从而使得Hi-B钢有更高的磁导率，通常其B800A可达到1.88T以上，提高了高斯方位织构度以及磁导率可降低铁损。Hi-B钢的另一个特点是钢片表面附有的玻璃膜和绝缘涂层的弹性张力为3~5N/mm2，较普通取向硅钢片的1~2 N/mm2更优，钢带表面的高张力层可减少磁畴宽度，减少异常涡流损耗。故Hi-B钢比常规取向硅钢片具有更低的铁损值。

激光刻痕硅钢片则是在Hi-B钢的基础上，通过激光束照射技术，使其表面产生微小的应变，进一步磁轴细化，实现更低的铁损。激光刻痕硅钢片不能进行退火处理，因为提高温度，则激光处理效果便会消失。

不同牌号的硅钢片其物理特性基本相当，密度基本都是7.65g/cm3。对于同种类硅钢片而言，其性能质量主要区别还是在硅的含量以及生产过程的工艺影响。

2. 非晶合金铁心

非晶合金材料是20世纪70年代问世的一种新型合金材料，它采用国际先进的超急冷技术将液态金属以106℃/S冷却速度直接冷却形成厚度0.02～0.03mm的固体薄带，在它还没来得及结晶时就已经固化。该合金材料与玻璃类似呈不规则原子排列，没有金属表征的晶体结构，它的基础元素为铁（Fe）、镍（Ni）、钴（Co）、硅（Si）、硼（B）、碳（C）等。其材料具有以下优点：

a) 非晶合金材料不存在晶体结构，是一种各向同性的软磁材料；磁化功率小，具有良好的温度稳定性。由于非晶合金为无取向材料，故可以采用直接缝，使制造铁心的工艺比较简单；

b) 不存在阻碍磁畴移动的结构缺陷，磁滞损耗要比硅钢片小；

c) 带材的厚度极薄，只有0.02～0.03㎜，是硅钢片的1/10左右。

d) 电阻率高，约为取向硅钢片的3倍；非晶合金材料的涡流损耗大大降低，因此单位损耗约为取向硅钢片的20％～30％；

e)退火温度低，约为取向硅钢片的1/2；

非晶合金铁心空载性能优越，采用非晶合金铁心制造的变压器其空载损耗较常规变压器下降70～80%，空载电流下降50%以上，节能效果突出，目前电网公司在国家节能减排降低网络线损的目的下，国家电网和南方电网从2012年开始均大力提高了非晶合金变压器的采购比例，目前基本上非晶合金配变采购占比已达50%以上。

非晶合金变压器也存在以下几个缺点：

1）饱和磁密低，非晶合金铁心的饱和磁密

图1 非晶合金变压器

通常在1.56T左右，较常规硅钢片1.9T的饱和磁密相差20%左右，故其变压器设计磁密也同样需要下降20%，非晶合金油变的设计磁密通常在1.35T以下，非晶合金干变的设计磁密通常在1.2T以下。

2）非晶合计铁心带材受应力影响敏感，其铁心带材受到应力后，空载性能容易劣化，故在结构上要特别注意，铁心应采用悬挂方式落在支撑框架和线圈上，整体仅承受自身重力，同时，装配过程中需特别注意，铁心不能受力，要减少敲打等方式。

3）磁致伸缩较常规硅钢片大10%左右，故其噪声较难控制，这也是限制非晶合金变压器广泛推广的主要原因之一，目前，南网和国网招标中均对非晶合金变压器的噪声提出了较高要求，分为敏感区和非敏感区，并有针对性的提出了声级要求，这就要求更进一步降低铁心设计磁密。

4）非晶合金带材较薄，厚度只有0.03mm，故无法向常规硅钢片那样做成叠片形式，只能制作成卷铁心形式，故其铁心结构常规变压器厂家无法自行加工，通常需整体外购，对应于卷铁心带材的矩形截面，非晶合金变压器的线圈通常也做成矩形结构；

5）国产化程度不够，目前主要还是进口日立金属的非晶合金带材为主，正在逐步实现国产化，国内已有安泰科技和青岛云路等具备非晶合金宽带（213mm、170mm和142mm），且其性能较进口带材在稳定性上还存在一定差距。

6）最大带长限制，前期非晶合金带材最大外周带长由于退火炉尺寸的限制，其长度也受到了较大限制，不过目前已基本解决，可制作最大外周带长10m的非晶合金铁心框，可用于制造3150kVA及以下非晶合金干变和10000kVA及以下非晶合金油变。

基于非晶合金变压器的优秀节能效果，再加上国家节能减排以及一系列政策的促进，非晶合金变压器市场占有率越来越大，并且，考虑到非晶合金带材（目前为26.5元/kg）价格是常规硅钢片(30Q120或30Q130)的两倍左右，与铜差距相对较小，再考虑到电网产品的质量和招标要求，故，非晶合金变压器通常采用铜导体。与常规硅钢片相比，非晶合金变压器成本主要差距如下：

1）由于采用卷铁心结构，故变压器铁心型式宜采用三相五柱结构，这样可以减少单框铁心重量，减低装配难度，三相五柱结构和三相三柱结构从成本上各有优劣，目前大部分厂家采用三相五柱结构。采购回来的单框铁心和组装如图2所示：

图2 采购的非晶合金带材单框原材料