我国的能源分布结构,决定了特高压远距离输送电的重要意义,而我国电力建设长期落后于发达国家,一个很重要的原因就是特高压用取向硅钢材料“卡脖子”,钓鱼岛危机期间就曾经发生国外断供灵绍特高压工程用超低损耗取向硅钢的恶劣情形。宝钢股份作为国内最领先的现代化钢企,面对因高端取向硅钢长期依赖进口经历价格欺凌乃至断供威胁,必须承担起尽快提供高等级取向硅钢,保障国家电力安全这一历史使命。

宝钢股份通过与国网、保变、沈变等合作研究,搭建了自主发明的全套取向硅钢及铁心电磁性能模拟测试平台,国际上首次实现硅钢及铁心在直流偏磁、谐波及高过载等复杂工况的模拟测试,建立了硅钢用材的评价方法体系,解决了特高压工况下材料及铁心可靠性无法评价的难题。通过对50多台特高压变压器铁心指标与材料参数进行系统分析,确定了《特高压(含直流换流型)变压器用冷轧取向电工钢带》标准的指标体系,首次将直流偏磁、谐波损耗、噪声等性能纳入标准,层间电阻、叠片系数等重要指标大幅提高,有力保障了特高压变压器高质量与安全性。
本标准涵盖了细化磁畴型如B23RT080、B27RT085等,和高磁极化强度型如B23PT090、B30PT095等两大系列共计17个特高压专用牌号产品,主要应用于 1000kV及以上特高压交流变压器、±800kV及以上直流换流变压器。相比其它取向电工钢产品技术标准,本标准在产品几何特性及公差、涂层特性、叠装系数、磁性能技术要求等方面具有显著的先进性,尤其是增加了谐波损耗、直流偏磁损耗、比视在功率、磁致伸缩声压速度水平等方面的特殊磁性能要求,有力保障了特高压变压器高质量与安全性。
本标准是全球唯一的特高压变压器铁心用超低损耗取向硅钢专用标准,指标达到了国际先进水平。
标准填补了国内外在1000kV及以上特高压交流变压器、±800kV及以上直流换流变压器用冷轧取向电工钢技术标准的空白。大型机电设备的稳定性、可靠性的技术要求,对产品指标的苛刻性,促进了电工钢生产企业在成分、生产工艺持续改进和优化。为我国三峡、乌东德、白鹤滩和溪洛渡等特大型电力工程、特高压交直流输变电工程用电工钢产品的选材和质量评价提供标准支撑,在大型水电工程和输变电工程中形成国际示范效应。
标准更好地支撑了国家特高压工程领域的发展战略,助推社会绿色发展进步,实现了供应链上、下游的良性互动及有机衔接,有力推动了这些特殊应用领域更快、更好地发展。新标准也根据实际市场需求,大幅度升级性能指标控制要求,依托产品实物质量提升,对标国际及行业先进标准,实现损耗、磁极化强度、表面质量等各项性能标准保证值全球最优,树立了新的特高压取向电工钢性能标准值标杆,提升了特高压行业用取向电工钢供货的准入门槛,为我国特高压变压器长期、安全、稳定的运行提供了有力的选材保障。

标准化建设全面消除了国外技术壁垒。标准修订过程中,主要参考了IEC国际标准(IEC 60404系列)、美国ASTM标准和日本JIS等标准,同时通过与美国ASTM标准、日本JIS标准、欧洲EN标准进行全面对照分析,产品性能指标、检测方法等除了达到国际先进水平的同时,各项指标也都完全满足了发达国家和主要市场国家的标准要求,部分指标还优于其标准要求,为我国特高压项目走出国门、出口全球消除了取向电工钢用材方面的技术壁垒。
标准化建设也为我国高端取向电工钢发展建立了全新的标准,指明了发展的方向。特高压用取向电工钢对各项性能指标的苛刻要求,对取向电工钢制造企业提出了更高的要求,更低铁损、更高磁感、更稳定的产品实物质量对制造企业生产设备、技术水平、管理水平提出了更高的要求,带来整体制造能力与水平的飞跃提升,优异的产品为国家绿色电网建设和能效升级提供强有力技术支撑,同时也推进了上下游工序加工、制造能力的提升以及智能制造的发展。
采用本标准供货的取向硅钢产品,已广泛应用于国际贸易领域及国内外重点电力工程领域。
采用此标准供货的取向硅钢产品已出口世界20多个国家与地区,获得国际著名企业西门子、ABB等的广泛应用。在巴西第二大水电站项目美丽山±800kV特高压直流工程中的应用占比达到了78%以上,在中巴经济走廊的巴基斯坦默拉±660kV直流工程中的应用占比达到100%,成为“一带一路”的重要实践(详见用户使用证明材料)。近年来,宝钢股份取向硅钢在特高压交、直流变压器市场占比高达95%。采用此标准供货的取向产品大量应用于国家“十三五”、“十四五”项目重大电力工程领域,在昌吉-古泉±1100kV、白鹤滩-江苏±800kV等大型特高压直流工程,以及北京冬奥会的绿电保障工程中使用,不断为全球的标志性工程提供材料保障。
本标准不仅为宝钢股份带来巨大的经济效益,也得到了国家和社会的高度认可。
自《特高压(含直流换流型)变压器用冷轧取向电工钢带》标准实施以来,宝钢股份向山东电力设备有限公司、保定天威保变电气股份有限公司、特变电工沈阳变压器集团有限公司、常州西电变压器有限责任公司、特变电工衡阳变压器有限公司等变压器生产制造商提供主要牌号为B23RT080、B23RT085、B23RT090、B27RT090等高性能特高压用取向硅钢,产品主要应用于国内外特高压直流、交流输电工程。截至目前,特高压用取向硅钢共计交付超过10万吨,新增产值12.86亿元,新增利润约4.1亿元,新增税收2.31亿元。

标准实施后,宝钢股份特高压变压器市场占有率稳步提升,全面取代进口产品,彻底解决了特高压变压器用材“卡脖子”难题。降低了变压器运行成本,大幅降低变压器厂家制造成本,每台降本超100万元,受到变压器制造企业的广泛好评。
特高压取向硅钢的成功开发与应用,也得到国家高度认可,宝钢股份《特高压高能效输变电装备用超低损耗取向硅钢开发与应用》项目获2021年国家科技进步奖二等奖。
结语
通过多年运行,本标准已经成为特高压输变电制造企业进行产品设计、国网监造、异议仲裁的重要依据,是支撑我们“绿电”东输和“双碳”战略的重要举措。本标准的实施不但为我国特高压长期、安全、稳定的运行提供了有力的选材保障,更促进了取向硅钢产业整体制造能力与水平的飞跃提升。