一、 概述
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。
三维立体D形卷铁心非包封干式变压器不仅具备H级非包封干式变压器的全部优点，而且三相磁路完全对称，三相空载电流平衡，空载损耗和空载电流更低，体积和重量小和极好的性能价格比，完全符合国家节能环保政策。
二、磁路结构
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。
由于每个单框铁心为卷铁心，且框与框之间有气隙，因此磁通由于气隙磁阻较大而各框自成回路，三维立体卷铁心结构及磁通分布如图1所示，磁通相量图如图2所示
图1 三维立体卷铁心结构及磁路图 图2 三维立体卷铁心磁通向量图
传统铁心（平面式迭片式）结构及磁路如图3所示，磁通向量图如4所示。
图3 传统铁心（平面迭片式）结构及磁路图 图4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5所示，磁通向量图如6所示，
图5 三相三框卷铁心结构及磁通分布图 图6 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7所示，磁通向量图如8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7 三相四框卷铁心结构及磁通分布图 图8 三相四框卷铁心磁通向量图
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10~15%。
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
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