Mot bakgrund av globala ansträngningar för att främja energibesparing, utsläppsminskning och koldioxidneutralitet, har distributionstransformatorer – som den mest grundläggande utrustningen i kraftsystem – sett deras energieffektivitet blivit en samlingspunkt för internationell uppmärksamhet. Under de senaste åren har stora ekonomier över hela världen successivt infört obligatoriska minimistandarder för energiprestanda för distributionstransformatorer.

Kina har därför uppdaterat sin nationella standard GB 20052 Minsta tillåtna värden för energieffektivitet och energieffektivitetsgrader för trefasdistributionstransformatorer, vilket ställer strängare krav på både tomgångsförlust och lastförlust. Uppgraderingen av energieffektivitetsgrader för transformatorer driver direkt kontinuerlig förbättring av kärnmaterialens prestanda.

 

I detta sammanhang har Baosteels oberoende utvecklade kornorienterade kiselstål med låga järnförluster B18R065 och B20R070, med sina utmärkta elektromagnetiska egenskaper och stabila bearbetningsegenskaper, framgångsrikt tillämpats i volymproduktionen av Tier 1 energieffektiva distributionstransformatorer.

 

Som auktoriserad kanalpartner till Baosteel kan GNEE Steel stabilt leverera båda dessa kvaliteter av kornorienterat kiselstål, vilket erbjuder transformatortillverkare en effektiv och pålitlig materiallösning.

 

Denna artikel presenterar systematiskt utvecklingsprinciperna, prestandaparametrarna och praktiska tillämpningsresultat för dessa två produkter, vilket ger en referens för transformatortillverkare i materialval och design.

 

 

1. Översikt över utveckling av högeffektiv distributionstransformator

Under de senaste åren har stora länder och regioner successivt utfärdat eller reviderat obligatoriska högeffektiva distributionstransformatorstandarder för att effektivt minska effektförlusterna i transmission och distribution och minska CO₂-utsläppen:

• Japan har implementerat "Top Runner Program" sedan 2014, vilket kontinuerligt höjer effektivitetsnormerna för transformatorer;
• Europeiska unionen tillämpade ekodesignförordningen – nivå 2 för transformatorer 2021, och satte högre tröskelvärden för tomgång och lastförluster;
• USA implementerade en ny DOE-standard för distributionstransformatorer 2024, som omfattande uppgradering av effektivitetskraven;
• Kina har upprepade gånger reviderat GB 20052, lagt till energieffektivitetsgrader, höjt de lägsta tillåtna värdena och klassificerat transformatorer i tre klasser: Tier 1, Tier 2 och Tier 3.

 

Att tillverka energibesparande distributionstransformatorer kräver inte bara avancerade designkoncept och sofistikerad produktionsutrustning, utan också högkvalitativa kärnmaterial. För närvarande använder transformatorkärnor huvudsakligen tunnkornigt kiselstål och järnbaserade amorfa legeringar. Även om amorfa legeringar uppvisar extremt låga tomgångsförluster, har de begränsningar i form av producerarbar bredd, seghet, fuktbeständighet och magnetostriktion, vilket påverkar kvalitetskonsistensen och allmän tillämpbarhet.

 

Inom området kornorienterat kiselstål har ledande internationella tillverkare som Nippon Steel introducerat kvaliteterna 23ZDKH075 och 20ZDKH070, medan JFE erbjuder 20JCSE070. Inhemskt har Baosteel, efter mer än tio år av oberoende forskning och utveckling, till fullo bemästrat hela processtekniken för kornorienterat kiselstål och byggt en komplett produktfamilj som täcker tjocklekar från 0,18 mm till 0,35 mm.

 

Bland dessa har premiumkvaliteterna för tunna mätare uppnått en stabil volymproduktion och har framgångsrikt använts i energieffektiva distributionstransformatorer i nivå 1. Baosteel har därmed blivit en av de mycket få globala tillverkarna som samtidigt kan leverera 0,20 mm och 0,18 mm högpermeabilitet kornorienterat kiselstål i volym.

 

2. Principer för materialutveckling

De typiska tjocklekarna på kornorienterat kiselstål är 0,23 mm, 0,27 mm och 0,30 mm, med en kiselhalt på cirka 3,0 %. Mikrostrukturen uppvisar en stark Goss-textur, med den lätta magnetiseringsriktningen inriktad parallellt med rullningsriktningen, vilket resulterar i hög magnetisk induktion längs rullriktningen. Under magnetisering bildas magnetiska domäner och den ytisolerande beläggningen tjänar både elektrisk isolering och magnetiska domänförfining.

 

 

De viktigaste tekniska metoderna för att minska järnförlusten i kornorienterat kiselstål inkluderar tre aspekter:Förbättra kornorienteringsgraden; produktytan är slät utan basbeläggning; tjockleken reduceras till 0,15~0,20 mm, och kiselhalten ökas till 3,4%~3,5%.

Kärnförlust består av hysteresförlust (\\(P_h\\)), virvelströmsförlust (\\(P_e\\)) och anomal förlust (\\(P_a\\)): • Hysteresförlust: påverkas av kristallstruktur, föroreningar, inre spänningar, kornstorlek och andra faktorer; • Virvelströmsförlust: starkt korrelerad med plåttjocklek, med formeln uttryckt som

Onormal förlust: den återstående delen av den totala kärnförlusten efter avdrag för de två ovanstående förlusterna.

Total virvelströmsförlust med tanke på onormal förlust:

Formel för hysteresförlust:

Formel för total förlust:

Tjockleksreduktion kan minska virvelströmsförlusten och total härdförlust, medan domänförfining kommer att öka hysteresförlusten.

Samtidigt tenderar arkförtunning att orsaka instabil sekundär omkristallisation, remsbrott under produktion och andra defekter, vilket kräver strikt kontroll över den kemiska sammansättningen och hela tillverkningsprocessen.

 

3. Prestanda för nya produkter B18R065 och B20R070

Baoshan Iron & Steel har utvecklat låg-kärn-förlustklasser B18R065 och B20R070 genom att använda tekniker inklusive innovativ kemisk sammansättningskontroll, induktionsvärme, hög-beläggning och laserritning:

 

De elektromagnetiska egenskaperna hos B20R070 är i princip likvärdiga med främmande 0,2 mm 070-kvalitetsprodukter.

 

Jämförelse av mekaniska egenskaper: Det finns inga signifikanta skillnader mellan B18R065, B20R070 och B23R075. Klippningsprocessen ska vara strikt kontrollerad för att garantera bearbetningskvaliteten.

 

Tabell 1 Mekaniska egenskapersindikatorer för tunt-kornigt-orienterat elektriskt stål

Kvalitet	Draghållfasthet (längsgående) / MPa	Sträckhållfasthet (längsgående) / MPa	Förlängning (längsgående) / %	HV1
B23R075	352	330	12	200
B20R070	348	327	11	192
B18R065	345	322	14	189

 

4. Användningsfördelar med B18R065 och B20R070 i högeffektiva transformatorer

 

GB 20052 är en obligatorisk nationell standard som kräver betydande minskningar av -lastförlust och lastförlust, vilket gör elektriskt stål med ultra-låg kärn-förlust till det optimala materialvalet.

 

Med den optimerade designen av en 630 kVA energibesparande-distributionstransformator som ett exempel: uppgradering av den kornorienterade-elektriska stålkvaliteten gör att transformatorn kan utformas med en högre magnetisk flödestäthet, vilket minskar tvärsnittsarean för järnkärnan.

 

Detta minskar ytterligare vikten på lindningar, transformatortankar, isoleringsolja och andra komponenter, vilket resulterar i en mer kompakt övergripande struktur och en 3%~4% förbättring av kostnadsprestanda. Därför fungerar B18R065 och B20R070 som de föredragna kärnmaterialen för hög-transformatorer.

 

5. Användarapplikationsprestanda

 

Testresultat av klass 1 energieffektiv distributionstransformator modell S-M-315/10-NX1 utvecklad i samarbete med transformatortillverkare:

• B18R065: Dess no-lastförlust är 13 % lägre än standardvärdet, med en ljudnivå på endast 42 dBA. Alla tekniska indikatorer överskrider de specificerade standardkraven.
• B20R070: Dess elektromagnetiska prestanda motsvarar den för importerat 0,2 mm 070-elektriskt stål.

Tabell 2 Testparametrar för S-M-315/10-NX1 klass 1 energieffektivitetsdistributionstransformator med olika kärnmaterial

Kärnmaterialklass	Ingen-belastningsförlust / W		Lastförlust / W		Ingen-belastningsström / %		Ljudnivå / dBA
	Standard	Mätt	Standard	Mätt	Standard	Mätt	Standard	Mätt
B18R065	340	298301	3065	29462931	0.35	0.21	48	4142
B20R070	340	329332	3065	29452877	0.35	0.190.21	48	-
Importerad 0,2 mm klass 070	340	325327	3065	29632960	0.35	0.150.16	48	-

 

6. Slutsatser och framtidsutsikter

Den kontinuerliga uppgraderingen av obligatoriska högeffektiva distributionstransformatorstandarder över hela världen har blivit en viktig drivkraft för den pågående förbättringen av kärnmaterialprestanda. De successiva revideringarna av Kinas GB 20052 vägleder uttryckligen transformatortillverkningen mot lägre förluster och högre tillförlitlighet, vilket skapar breda tillämpningsmöjligheter för tunn-gauge premium kornorienterade kiselstål.

 

Med sin helt egenutvecklade processteknologi har Baosteels B20R070 och B18R065 kvaliteter nått internationellt avancerade nivåer och har uppnått volymtillämpning i Tier 1 energieffektiva distributionstransformatorer. Framför allt har transformatorer som använder B18R065 uppvisat tomgångsförluster mer än 13 % under standardgränsen, vilket markerar ett betydande genombrott för hushållsmaterial i högkvalitativa energieffektiva transformatortillämpningar. Baosteel har blivit världens första tillverkare som samtidigt kan leverera 0,20 mm och 0,18 mm högpermeabilitet kornorienterat kiselstål i volym.

 

Framöver kommer Baosteel att fortsätta att utöka produktionskapaciteten för 0,20 mm och 0,18 mm tunna kornorienterade kiselstål, ytterligare förbättra produktkonsistensen och ytkvaliteten och påskynda utvecklingen av nästa generations produkter med ännu lägre järnförlust och högre magnetisk induktion, vilket ger starkare materialstöd för pågående uppgraderingar av transformatoreffektivitet.

 

 

GNEE stål, som en auktoriserad distributör av Baosteel-kornorienterat kiselstål, har ett långtidslager av hela sortimentet av tunn-gauge högpermeabilitetskvaliteter, inklusive B18R065 och B20R070. Vi erbjuder skärning, klippning och andra bearbetningstjänster, med stöd av professionell teknisk support. Vi välkomnar alla transformatortillverkare att fråga eller besöka vår anläggning. Vi är fast beslutna att förse dig med produkter av hög kvalitet och tillfredsställande service.

 

Begär en offert