隨著“雙碳”目標的制定和實施，為全面推進綠色低碳發展，對電力變壓器的能效水平提出了更嚴格的要求目前，大多數配電變壓器采用疊片鐵心結構，其運行效率主要受硅鋼片電磁特性和鐵心結構的影響。在硅鋼片級別方面，極薄規格產品如0.18 mm取向硅鋼片面市為新型低鐵損變壓器制造提供了機遇。在鐵心結構研究方面，大量的研究和實驗表明，由于氣隙的影響，變壓器階梯接頭處的磁電阻較大，磁通在相鄰的硅鋼片之間穿過，導致交叉點處磁通密度增加，從而引起空載電流和損耗增加。為了進一步加深對新型極低鐵損0.18 mm硅鋼變壓器的鐵心結構設計研究，提高變壓器的運行效率，對鐵心連接區域的研究非常重要。
周石等研究人員基于實驗測得的0.18 mm硅鋼磁性能參數，采用等效磁性能法分析了不同臺階形式、搭接長度和疊片方式對接頭區域電磁性能的影響，得到了等效磁化曲線。在此基礎上，設計了一種新型結構的極低鐵損硅鋼片鐵心，并確定了搭接區的形式，并對鐵心采用不同磁化曲線的搭接區和非搭接區進行了模擬，最后，進行了樣機空載運行實驗，實驗表明，采用考慮搭接區的建模方法更趨于實驗值，而且，設計鐵心空載損耗比GB 20052–2013中能效1級硅鋼片限值低28.56%左右，顯著提升了我國高端節能配電變壓器的技術水平。該項目獲得國家電網公司科技項目《0.18mm超薄規格極低損耗取向硅鋼S15配電變壓器的研發技術》資金支持。
研究中儀測量了18SQGD065高磁導率取向硅鋼片的磁性能。基于0.18 mm硅鋼的磁特性，其沿軋制方向的磁導率大于沿垂直方向的磁導率，所以鐵心工作時，可以認為磁通沿軋制方向，在鐵心主接縫區磁通方向上柱用軛丸與鐵心軋制方向的夾角很小，對鐵心接頭區域進行建模分析。
通過建模分析得出以下結論：
磁通量小，硅鋼片磁導率高，磁力線在遠離氣隙區域或偏轉，當磁通量密度繼續上升時，由于磁通量密度過載嚴重，當硅鋼片越過拐點進入非線性區時，磁導率迅速下降并逐漸接近真空磁導率。穿越片間的磁通逐漸減少，然后通過氣隙，最終使連接區全部進入過載。
改變步進級數可以最明顯地改善接頭區的磁性能。采用接頭區和非接頭區分區的建模方法分析了變壓器的空載運行特性，并與實驗結果進行了對比。結果表明，考慮節理比傳統建模更接近實測值，提高了模擬精度。
基于鐵心接頭的模擬，進一步確定了使用0.18mm極地鐵損硅鋼片設計的鐵心結構和接頭的搭接方式，并制作了變壓器樣機。實驗表明，設計鐵心的空載損耗僅為431W，比GB 20052–2013中能效1級硅鋼片的限值低約28.56%。
