随着“双碳”目标的制定和实施，为全面推进绿色低碳发展，对电力变压器的能效水平提出了更严格的要求目前，大多数配电变压器采用叠片铁心结构，其运行效率主要受硅钢片电磁特性和铁心结构的影响。在硅钢片级别方面，极薄规格产品如0.18 mm取向硅钢片面市为新型低铁损变压器制造提供了机遇。在铁心结构研究方面，大量的研究和实验表明，由于气隙的影响，变压器阶梯接头处的磁电阻较大，磁通在相邻的硅钢片之间穿过，导致交叉点处磁通密度增加，从而引起空载电流和损耗增加。为了进一步加深对新型极低铁损0.18 mm硅钢变压器的铁心结构设计研究，提高变压器的运行效率，对铁心连接区域的研究非常重要。

周石等研究人员基于实验测得的0.18 mm硅钢磁性能参数，采用等效磁性能法分析了不同台阶形式、搭接长度和叠片方式对接头区域电磁性能的影响，得到了等效磁化曲线。在此基础上，设计了一种新型结构的极低铁损硅钢片铁心，并确定了搭接区的形式，并对铁心采用不同磁化曲线的搭接区和非搭接区进行了模拟，最后，进行了样机空载运行实验，实验表明，采用考虑搭接区的建模方法更趋于实验值，而且，设计铁心空载损耗比GB 20052–2013中能效1级硅钢片限值低28.56%左右，显著提升了我国高端节能配电变压器的技术水平。该项目获得国家电网公司科技项目《0.18mm超薄规格极低损耗取向硅钢S15配电变压器的研发技术》资金支持。

研究中仪测量了18SQGD065高磁导率取向硅钢片的磁性能。基于0.18 mm硅钢的磁特性，其沿轧制方向的磁导率大于沿垂直方向的磁导率，所以铁心工作时，可以认为磁通沿轧制方向，在铁心主接缝区磁通方向上柱用轭丸与铁心轧制方向的夹角很小，对铁心接头区域进行建模分析。

通过建模分析得出以下结论：

磁通量小，硅钢片磁导率高，磁力线在远离气隙区域或偏转，当磁通量密度继续上升时，由于磁通量密度过载严重，当硅钢片越过拐点进入非线性区时，磁导率迅速下降并逐渐接近真空磁导率。穿越片间的磁通逐渐减少，然后通过气隙，最终使连接区全部进入过载。

改变步进级数可以最明显地改善接头区的磁性能。采用接头区和非接头区分区的建模方法分析了变压器的空载运行特性，并与实验结果进行了对比。结果表明，考虑节理比传统建模更接近实测值，提高了模拟精度。

基于铁心接头的模拟，进一步确定了使用0.18mm极地铁损硅钢片设计的铁心结构和接头的搭接方式，并制作了变压器样机。实验表明，设计铁心的空载损耗仅为431W，比GB 20052–2013中能效1级硅钢片的限值低约28.56%。

——转载自《铁心世界》