大型电力变压器国产硅钢片应用跟踪监测

[摘 要]近年来，我国电力事业快速发展，对大型电力变压器的应用提出了新的要求，因此，研究其国产硅钢片应用跟踪监测有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了目前国内外硅钢研发制造情况，并结合相关实践经验，从多方面深入探讨了大型变压器国产硅钢片应用跟踪监测情况，阐述了个人看法，希望有助于相关工作的实践。

[关键词]电力变压器；国产硅钢片；应用；跟踪监测

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0077-01

一、前言

作为电力变压器应用中的重要组成部分，其国产硅钢片的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对国产硅钢片应用的检测水平，从而有效优化大型电力变压器在实践中的整体效果。

二、概述

220kV及以上大型电力变压器主要采用高磁感取向硅钢（HIB钢），HIB钢是取向硅钢中的高端产品，具有低损耗、高磁感、低噪声的优点，但由于生产技术难度大，长期以来，一直依赖国外进口。在引进国外技术和自主研发的基础上，武汉钢铁（集团）公司（简称武钢）从2005年以来高磁感取向硅钢片产量逐渐增大，宝钢集团有限公司（简称宝钢）在2008年高磁感取向硅钢片也成功下线，打破了国外垄断。为响应国家政策，支持民族品牌和自主创新，自2008年以来，国家电网公司在220kV及以上大型电力变压器中开始推广应用国产硅钢片，变压器是电网的关键设备之一，设备质量直接关系到电网安全稳定运行和电力可靠供应，特别是大型电力变压器，为积极稳妥推进国产化，跟踪监测使用国产硅钢片变压器的生产制造、安装运行情况具有重要意义。

三、目前国内外硅钢研发制造情况

1.硅钢片分类及用途

硅钢是指硅含量为0.5%～6.5%的电工用钢，由于硅钢具有良好导磁性能，被广泛用于制作各种电机和变压器铁心，是电力、电器和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。硅钢片按技术方法可以分为热轧硅钢片和冷轧硅钢片，其中冷轧硅钢片又可分为取向性硅钢片和无取向性硅钢片。无取向硅钢是指钢板中晶粒的易磁化方向沿整个钢板板面均匀分布，从而沿板面各个方向上的磁性均匀，它主要应用于制作各种电机。

取向硅钢是指全部晶粒的易磁化方向沿钢板的一个方向（轧制方向）排列的硅钢。根据磁感应强度的高低，取向硅钢分为普通取向硅钢（CGO）和高磁感取向硅钢（HGO，也称HIB）两大类。高磁感取向硅钢（HIB钢）广泛应用于大型变压器、电抗器及小型节能型变压器的制造。

2.硅钢片性能

（一）磁性能

磁性能是以其铁损和磁感应强度作为产品磁性的保证值。

低的铁损：取向硅钢铁损用P1.7/50表示，将材料按50Hz磁场频率磁化到磁感达到1.7T时所产生的电能损耗值，单位为“W/kg”。

高的磁感应强度：取向硅钢的磁感用B800表示，材料在强度为800安匝米的磁场下磁化后所达到的磁感值，单位为“T”。

磁各向异性的要求：硅钢是体心立方晶体结构，其晶轴不同，磁化特性也不同。

磁时效性：铁心的磁性随使用时间而变化的现象叫磁时效。

（二）加工性能

电工钢要求好的冲片性；为了提高产品的叠片系数，电工钢要求表面光滑平整，厚度偏差小和均匀。

（三）好的绝缘膜

冷轧电工钢产品表面涂有无机盐或半有机盐绝缘薄膜，以防止铁心叠片间发生短路而增高涡流损耗。对绝缘膜的要求是：耐热性好；膜薄且均匀；层间电阻高；附着性好；冲片性好；耐腐蚀性和防锈性好。

四、大型变压器国产硅钢片应用跟踪监测情况

1.国产硅钢片监测及分析

通过监理单位跟踪并监督国产硅钢片入厂检验、加工制造过程。对硅钢片入厂检验过程的跟踪监测，主要包括硅钢片卷材的包装、防潮以及硅钢片材料的单位铁损、最小磁感等。

对变压器的加工制造过程，尤其是整个铁心加工制造过程的跟踪监测，主要包括硅钢片剪切、铁心叠片、叠装和绑扎等。截至2011年底，共对使用国产硅钢片的151台220kV变压器、12台500kV变压器和2台±500kV变压器的硅钢片检验、加工过程进行了跟踪监测，未发现由于硅钢片质量问题影响铁心制造的情况。

在某变压器厂随机选取了武钢硅钢片30QG105、30QG105-L的材质单，与韩国浦项公司30P105和日本新日铁公司27ZH110等进口硅钢片就单位铁损和最小磁感等参数进行了对比分析。从抽样分析来看，国产和进口硅钢片的最小磁感平均值均位于1.90～1.92T之间，差别不大。单位铁损均能满足牌号要求，其中武钢30QG105-L单位铁损平均值高于牌号1个等级，武钢30QG105与韩国浦项公司30P105单位铁损平均值相同，日本新日铁公司27ZH110单位铁损平均值高于牌号3个等级。故只对单位铁损指标而言，国产硅钢片性能已与韩国进口硅钢片接近。

2.变压器监造及整机性能分析

通过监理、科研单位对变压器的出厂试验进行见证，重点监测了与硅钢片相关的变压器空载损耗、噪声和局放性能指标，组织科研单位对国产硅钢片的跟踪监测情况定期进行技术分析，截至2011年底，共对使用国产硅钢片的141台220kV变压器、12台500kV变压器和2台±500kV变压器的出厂试验进行了见证。整体测量值与协议值的平均百分比分别为92.3%、94.1%和84.7%，从试验结果可以得出，与硅钢片相关的整机性能技术指标均优于技术协议值。

3.变压器抽检分析

组织专业机构对国产硅钢片变压器的空载电流及空载损耗、局部放电（ACLD）和噪声进行了现场抽检，截至2011年底，共对14台220kV和2台500kV国产硅钢片变压器进行了抽检，其空载损耗、空载噪声和局部放电出厂试验结果全部符合技术协议的要求，按照测量结果判定标准，抽检变压器全部为A类产品。

2010年和2011年，分别对8台国产硅钢片变压器主要参数进行了抽检，由测量数据可知，2011年与2010年相比，抽检的国产硅钢片空载损耗测量值与协议值的百分比基本一致，空载噪声的比值略微降低，表明国产硅钢片变压器在噪声控制水平方面有了改进。

4.运行情况监测及分析

变压器运行过程中，硅钢片如出现质量问题，可能导致变压器铁心局部过热，变压器出现温度上升、局部放电、噪声增大、油色谱和铁心接地电流异常等情况。组织多家项目单位对已投运的80台国产硅钢片变压器的运行情况进行了跟踪监测，截至2011年底，最早的安徽程家集变2台220kV主变已投运2年3个月，葛沪直流改造项目2台±500kV变压器已投运250天，四川崇州3台500kV单相自耦变压器已投运175天，运行中均未发现由于国产硅钢片问题导致的变压器运行异常情况。

五、结束语

综上所述，加强对大型电力变压器国产硅钢片应用跟踪监测的研究分析，对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对国产硅钢片应用的重视程度，并注重其在实际应用中的整体性。

参考文献

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