特高压直流换流阀饱和电抗器用超薄取向硅钢涂层制备与性能评估

程灵^1,2，韩钰²，马光²，孟利¹，杨富尧²，陈新²，董瀚¹

1. 钢铁研究总院冶金工艺研究所2. 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室

摘 要：饱和电抗器是保护特高压直流换流阀中晶闸管的核心设备,而超薄取向硅钢是制造饱和电抗器铁心的关键材料。本研究以磷酸铝、纳米硅酸铝以及铬酸酐为主要原料,制备了一种超薄取向硅钢表面无机绝缘涂层;利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDS）分别对涂层形貌与成分进行了表征与分析,并定量分析了涂层厚度与降损率之间的关系;采用任意波形磁场激励测量系统研究了超薄取向硅钢在不同频率、拉应力、谐波次数/含量/相位差条件下的磁性能、磁致伸缩及噪声特性。结果表明:在700℃/20 s最优烧结固化工艺下,涂层附着性为A级、绝缘电阻系数达22.5Ω·cm²/片;建立了铁损降低率ΔP与涂层厚度δ之间的数学方程,自变量δ的有效取值区间确定为0.3～1.5 mm;得到薄带在50 Hz～10 k Hz频率,5次、7次、9次、11次谐波及0°、90°、180°相位差条件下的损耗变化规律;外加拉应力从0 MPa增加至20 MPa过程中,带材的磁致伸缩系数(λ_p-p)和噪声(L_vA)先下降后上升,在4～5 MPa拉应力条件下λ_p-p和L_vA达到最低点。本工作研制的超薄取向硅钢涂层和磁性能关键指标满足特高压工程应用要求,研究结果可支撑饱和电抗器铁心结构设计与加工工艺优化,推动高品质超薄取向硅钢带材国产化。

关键词：超薄取向硅钢;绝缘涂层;磁性能;特高压直流;饱和电抗器;