Olej izolacyjny cicho krąży wewnątrz transformatora, a synergiczna konstrukcja-wysokowydajnych blach ze stali krzemowej i kanałów oleju chłodzącego przekształca straty energii elektrycznej w subtelne rozpraszanie ciepła. Nowy-energooszczędny transformator pozwala co roku zaoszczędzić wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby przez rok zasilić dziesiątki gospodarstw domowych.
Olej transformatorowydzięki doskonałym właściwościom chłodzącym i izolacyjnym bezpośrednio zmniejsza-straty bez obciążenia i obciążenia podczas pracy transformatora. Transformatory nowej-generacji, w których zastosowano-wysokowydajne blachy ze stali krzemowej i zoptymalizowane struktury rdzenia, charakteryzują się-stratami bez obciążenia średnio o 35% do 45% niższymi w porównaniu z poprzednimi generacjami, a straty obciążenia są średnio o 20% do 30% niższe.
Nowa norma krajowa GB 20052-2020 ustanawia wyższe wymagania dotyczące efektywności energetycznej transformatorów mocy, promując wysokowydajne i energooszczędne transformatory poziomu 1 i poziomu 2 jako główny nurt rynku.
01 Rdzeń efektywności energetycznej
Olej transformatorowy odgrywa podwójną kluczową rolę w urządzeniach energetycznych. Jako środek izolacyjny chroni uzwojenia i rdzeń przed przebiciem elektrycznym; jako czynnik chłodzący w sposób ciągły oddaje ciepło powstające podczas pracy do środowiska zewnętrznego.
Ta podwójna funkcja bezpośrednio określa wydajność energetyczną transformatora, szczególnie w-długim czasie pracy i przy dużym obciążeniu.
Poprawę efektywności energetycznej transformatorów zanurzonych w oleju-osiąga się dzięki innowacjom materiałowym, optymalizacji strukturalnej oraz inteligentnej obsłudze i konserwacji. Obecnie ponad 80% transformatorów pracujących w sieci elektroenergetycznej wykorzystuje konstrukcje-zanurzane w oleju, z których większość opiera się na naturalnym chłodzeniu obiegowym oleju.
Konstrukcja ta równoważy wydajność i niezawodność, stając się podstawą systemu elektroenergetycznego.
02 Mechanizm rozpraszania ciepła
Efektywność chłodzenia oleju transformatorowego jest bezpośrednio powiązana z efektywnością energetyczną sprzętu. Olej izolacyjny poprzez konwekcję cieplną i promieniowanie przenosi ciepło powstające podczas pracy transformatora z rdzenia i uzwojeń na ściankę zbiornika oleju, a ostatecznie odprowadza je do otaczającego powietrza.
W transformatorach zanurzonych w oleju- zastosowano unikalną konstrukcję chłodzenia, w której zwykle rezerwuje się specjalne kanały olejowe pomiędzy uzwojeniami, co pozwala na naturalne unoszenie się gorącego oleju, ochładzanie, a następnie opadanie, tworząc ciągłą cyrkulację.
Aby poprawić efektywność odprowadzania ciepła, nowoczesne transformatory wykorzystują różne innowacyjne konstrukcje. Zwiększenie liczby kanałów olejowych może zwiększyć powierzchnię styku oleju z powietrzem; optymalizacja układu kanałów olejowych pozwala uniknąć lokalnego przegrzania. Duże transformatory zawierają również kanały oleju chłodzącego w swoich rdzeniach, aby zapewnić odpowiednie odprowadzanie ciepła przez krążący przepływ oleju.
03 Synergia materiałowa
Wysoka efektywność energetyczna oleju transformatorowego jest nierozerwalnie związana z jego synergiczną pracą z innymi zaawansowanymi materiałami. W nowoczesnych transformatorach o-wysokiej sprawności jako materiał rdzenia wykorzystuje się wysokiej-jakości-walcowane na zimno blachy ze stali krzemowej-orientowanej. Materiał ten charakteryzuje się wysoką przenikalnością magnetyczną, wysoką rezystywnością i niskimi stratami prądu wirowego.
Arkusze-wysokosprawnej stali krzemowej mają zazwyczaj mniejszą grubość i bardziej zoptymalizowaną orientację ziaren, co pozwala na płynniejszy przepływ strumienia magnetycznego w rdzeniu.
Projekt struktury rdzenia jest również starannie zoptymalizowany przy użyciu-połączeń wieloetapowych i połączeń skośnych, aby zapewnić zgodność kierunku strumienia magnetycznego z orientacją ziaren blach ze stali krzemowej.
Uzwojenia transformatora są wykonane z drutów o-czystości i niskiej-oporności, co zmniejsza straty rezystancji podczas przesyłania prądu. Synergistyczne działanie tych materiałów z olejem transformatorowym łącznie poprawia ogólną efektywność energetyczną sprzętu.
04 Kontrola strat
Straty energii podczas pracy transformatora dzielą się głównie na utratę-bez obciążenia i utratę obciążenia. Strata bez obciążenia odnosi się do zużycia energii, gdy transformator jest podłączony do źródła zasilania, ale bez obciążenia, spowodowanego głównie histerezą i efektami prądów wirowych w rdzeniu.
Strata obciążenia jest związana z mocą przesyłaną przez transformator i zmienia się w zależności od wielkości obciążenia.
Nowa generacja-energooszczędnych transformatorów poczyniła znaczne postępy w kontroli strat. Biorąc za przykład zwykły transformator o mocy 800 kVA, typ S20 ma całkowitą stratę 6630 W, podczas gdy typ S11 poprzedniej generacji osiągnął 10 380 W, oszczędzając 3750 W energii elektrycznej na godzinę.
Po wdrożeniu nowej normy krajowej GB 20052-2020 wymagania dotyczące efektywności energetycznej transformatorów mocy zostały jeszcze bardziej ulepszone. Produkty efektywności energetycznej poziomu 1 charakteryzują się o 30% niższą stratą bez obciążenia i o 15% niższą utratą obciążenia w porównaniu do produktów efektywności energetycznej poziomu 3.
05 Trendy środowiskowe
Wraz ze wzrostem wymagań środowiskowych olej transformatorowy rozwija się w kierunku bardziej przyjaznym dla środowiska. Jako substytut oleju mineralnego pojawia się naturalny olej izolacyjny na bazie estrów. Ten środek izolacyjny pozyskiwany z roślin ulega biodegradacji, ma temperaturę zapłonu do 360 stopni, co znacznie zmniejsza ryzyko pożaru i zagrożenia dla środowiska. Podstacja Gaoxiang w Wuxi w prowincji Jiangsu uruchomiła pierwszy na świecie transformator na olej na bazie estrów naturalnych 110 kV, przyczyniając się do powstania podstacji zero-emisyjnej.
Ten przyjazny dla środowiska transformator nie tylko wykorzystuje naturalny olej estrowy, ale także uwzględnia redukcję emisji dwutlenku węgla w całym cyklu życia produktu, w tym wykorzystanie źródeł energii nie-kopalnych. W branży energetycznej stosuje się metody certyfikacji produktów w celu identyfikacji i oceny wskaźników-oszczędności energii, a kwalifikowane produkty-oszczędności energii mogą być oznaczone etykietą certyfikującą „oszczędność-energii”.
Wraz z postępem planu poprawy efektywności energetycznej transformatorów planuje się, że do 2023 r. odsetek działających wysoko-energooszczędnych-transformatorów wzrośnie o 10%, a odsetek nowo dodanych wysoko-energooszczędnych-transformatorów sięgnie w tym roku ponad 75%.
W pierwszej podstacji zero-emisyjnej 110 kV w Chinach zastosowano transformatory na olej naturalny na bazie estrów, których medium izolacyjne pochodzi z odnawialnych ekstraktów roślinnych, a temperatura zapłonu jest o około 150 stopni wyższa niż w przypadku tradycyjnego oleju mineralnego.
Przedsiębiorstwa zajmujące się sieciami elektroenergetycznymi stopniowo wymieniają stare transformatory na nowe-efektywne energetycznie modele, a współczynnik strat na liniach w niektórych obszarach spadł z 6,2% do 4,8%. Gdy zapada noc i miasto się rozświetla, transformatory zanurzone w oleju izolacyjnym kontynuują pracę, dostarczając energię elektryczną o wyższej efektywności energetycznej do każdego zakątka, który potrzebuje światła.
