众所周知，电能是清洁、优质的二次能源，随着我国社会主义现代化事业的发展，电能在终端能源中的比重将会不断提高。从能源转化效率来看，由于当前我国的发电效率仅为33%。因此节约1KWh的电能相当于节约3倍左右数量的一次能源。十届全国人大四次会议上通过的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中明确提出了到2010年单位国内生产总值能源消耗要比2005年下降20%左右的目标。
按照2000年可比价计算，1995年—1999年我国万元的GDP电源耗由1644KWh/万元逐年下降到1460KWh/万元，下降了12.6%。而“十五”期间不降反升，2004年达到1746KWh/万元，比1999年高出16%，且超过1995年。
2005年我国全社会用电量为21761亿KWh，其中钢铁、有色、化工、建材、电力、商业及居民生活用量达到总电量的58.3%，是节能节电的重点领域。
2006年1月9日国家发布，2006年7月1日正式实施了GB20052——2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》标准，标准规定了配电变压器的能效限定值和配电变压器目标能效限定值，同时规定配电变压器目标能效限定值自本标准实施之日起4年后开始实施。
2008年4月24日国家发布、2008年12月1日实施GB/T10228-2008《干式电力变压器技术参数和要求》标准，降低了干式变压器的空载损耗和负载损耗，并将包封干式变压器的技术参数和非包封干式变压器技术参数合并为统一技参数。
江西大族电源科技有限公司是一家专业生产配电变压器的高新技术企业，公司自1999年以来，先后设计开发了具有自主知识产权的高效节能S11-M.RL系列三维立体卷铁心油浸式变压器及SGB11-RL系列三维立体卷铁心三维非包封干式变压器,与同类产品相比,空载损耗分别下降30%,负载损耗分别下降20%。公司具有完全自主的知识产权，拥有九项与各类三维立体卷铁心变压器相关的国家专利（ZL99236753.0、ZL99240515.7、ZL99240750.8、ZL99240653.6、ZL01215038.X、ZL01315223.8、ZL200620163597.2、ZL200620163598.7、ZL200820137669.5）。
三维立体卷铁心变压器的空载损耗和负载损耗优于GB2005——2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》标准中的节能评价值，通过了国家CQC认证中心的节能认证。
2、国内外同类产品的技术动态
国内外变压器损耗的降低主要是通过导磁材料（硅钢片）和导电材料（无氧铜杆或铜箔）技术的发展而实现的，近年来除了在变压器容量结构和制造工艺上有所突破
外，主要是硅钢片的改进与发展。目前用于铁心导磁材料的硅钢片普遍厚度为0.23～0.30mm;将来的趋势是使用更薄的硅钢片，0.05～0.18mm厚的硅钢片，现已经开始被应用，另外非晶合金材料的发展也促进了变压器的发展。
非晶合金铁心比硅钢片铁心的配电变压器空载损耗可降低70%，但非晶合金铁心片形少铁心截面为矩形，线圈必须绕成矩形线圈，矩形线圈绕制工艺复杂，机械强度差，产品噪声大，铁心一般采用三相四框式结构，耗材大、成本高，目前多适用于油浸式变压器。国内有少数几家变压器企业相继开发了非晶合金干式变压器，产品噪声大且受力或产品经过长途运输后产品噪声和空载损耗大幅度增大，国家变压器质检中心及江苏省电力局对非晶合晶干式变器的统计充分说明了这一点。
目前国内外干式变压器基本上仍然采用传统的叠片式铁心生产非包封式或树脂浇注式干式变压器。要生产更低损耗、更低的噪音干式变压器必须采用更优更薄的硅钢片或增加材料用量。
3、变压器各种铁心结构技术经济分析
传统铁心（平面式迭片式）结构及磁路如图1所示，磁通向量图如2所示。
图1 传统铁心（平面迭片式）结构及磁路图
图2平面迭片式铁心磁通向量图
三相三框卷铁心结构及磁通分布如图3所示，磁通向量图如4所示，
图3 三相三框卷铁心结构及磁通分布图
图4 三相三框卷铁心磁通向量图
三相四框五柱卷铁心结构及磁通分布如图5所示，磁通向量图如6所示，与三维立体D形卷铁心大同小异，磁路结构上前者比后者多一单框铁心，经济性较差。
图5 三相四框卷铁心结构及磁通分布图
图6 三相四框卷铁心磁通向量图
三维立体卷铁心干式变压器的三维立体卷铁心结构由三个几何尺寸完全相同的单框半圆形截面卷铁心，互成60º组合而成。该铁心心柱截面由两个半圆组成一个完整圆形，铁轭截面为半圆形，为心柱的一半。三维立体卷铁心结构及磁通分布如图7所示，磁通相量图如图8所示
图7 三维立体卷铁心结构及磁路图
图8 三维立体卷铁心磁通向量图
从以上各种铁心磁路结构及磁通分布图可以看出，除三维立体卷铁心以外，其他三种平面布置的铁心都存在三相磁路不对称，三相磁路磁阻不相等，因而导致三相空载电流不平衡的现象。
三维立体卷铁心与平面式铁心相比，铁轭可以减少25%，而且与平面卷铁心相比，无论磁路对称性，空载损耗及铁心用量都更加经济合理。与叠片式铁心相比，除上述优点外，还可以减小心柱直径和线圈尺寸，从而具有更好的技术经济性。
从图1～8铁心磁路结构及磁路图、磁通向量图可以看出：
⑴传统铁心（平面迭片式）结构及磁路存在三相磁路不对称，三相磁路磁阻不相等，因而导致三相空载电流不平衡的现象。而三维立体卷铁心结构则三相磁路完全对称、三相磁路磁阻完全相等，因此三相空载电流完全平衡。
⑵传统铁心结构的磁路中每层存在6个接缝，整个铁心存在数以千万计个接缝，导致磁阻增大。三维立体卷铁心结构每框铁心均由整根硅钢片连续卷绕而成，磁路中不存在任何接缝。因而三维立体卷铁心与传统铁心相比，空载损耗、空载电流、铁心噪声有明显降低。
⑶在相同铁心截面、窗高、心柱距的情况下，传统铁心结构比三维立体卷铁心结构的铁轭用量多25%（从图1中可以看出）。三维立体卷铁心截面填充系数为0.96～0.98, 传统铁心传统铁心仅为0.87～0.90，这样在确保相同净截面积的情况下，可减小铁心直径。考虑到上述因数及传统铁心的角重，三维立体卷铁心重量可减少15～20%。众所周知，铁心空载损耗与铁心重量成正比，即仅铁心重量的减少可降低空载损耗15～20%。
⑷铁心真空退火，不仅使铁心消除机械应力，降低铁心空载损耗和铁心噪声。适宜的铁心真空退火工艺，可进一步细化硅钢片磁畴，提高硅钢片二次再结晶能力，可进一步降低硅钢片损耗，当然也降低铁心空载损耗。
表1 硅钢片出厂时性能数据与退火后性能数据对比表
以上数据可以看出，硅钢片通过适宜的铁心真空退火工艺处理，不仅可以恢复硅钢片出厂时硅钢片性能数据，而且通过细化硅钢片磁畴，提高硅钢片二次再结晶能力，使硅钢片的性能大大优于硅钢片出厂时硅钢片性能。
由于三维立体卷铁心无接缝卷绕、三维立体结构并经过二次退火工艺处理，与传统产品相比铁心相比，空载损耗可降低20～30%。
由于铁心铁心截面为纯圆，在保证净截面积相同的条件下，铁心直径及线圈直径可减小5-10%，相应的负载损耗可相应减少5-10%。
因此采用三维立体卷铁心的三维立体卷铁心变压器除上述优异的空载性能外，还具有以下突出的优点：
⑴变压器三维立体卷铁心结构则三相磁路完全对称、三相磁路磁阻完全相等，因此三相空载电流完全平衡，这是其它任何铁心结构的变压器所无法达到的。
⑵产品噪声比同类产品下降3～5dB
⑶体积小、占地面积少、节省安装空间
⑷空间漏磁小，无电磁辐射
⑸电压波形好，对电网无污染。
下表为 SGB10-RL-2000/10 三维立体卷铁心干式变压器电压谐波统计结果
B相电压谐波含有率统计结果
C相电压谐波含有率统计结果
从以上电压谐波含有率统计结果可以看出,各次谐波的最大值都远远低于限定值，总电压畸变率为2.97%，与以前（使用SCB9产品）电压畸变率6.77%相比大幅度降低,说明高次谐波得到了很好的控制，供电品质得到了大幅度的提高。
以SGB11-RL-2000/10及SB13-M.RL-630/10为例，计算使用三维立体卷铁心变压器产生的社会经济效益
由上表可以看出，三维立体卷铁心变压器具有很好的社会效益。
5、产品运行
江西大族电源科技有限公司研发的三维立体卷铁心变压器以高效、节能、环保的性能在国内五大发电集团、国家电网、国家重点工程、政府工程、航天集团、二炮等重点企业和工程取得了傲人的业绩并受到了广泛的赞誉，产品总计近4000台产品已持网运行。公司产品销售网络覆盖了全国30余个省市自治区，并出口到东南亚地区。
