Наскоро беше успешно проведен семинарът „2025 Зелени, енергийно ефективни трансформатори с висок въртящ момент: предизвикателства при проектирането, иновативни решения и бъдещи тенденции“, организиран съвместно от Международната медна асоциация и предприятия като група Чангта, в хотела Цзинцзианг в Шанхай.
Събитието беше организирано от Международната медна асоциация. Експерти от органи за доставка на електроенергия, отраслови асоциации, престижни университети, проектни институти и свързани предприятия се събраха заедно. Основните теми за обсъждане включваха политическия контекст на зелените и ниско-въглеродните политики, техническата осъществимост на зелените (високомощни) трансформатори, приложните им сценарии и социално-икономическите им ползи, както и установяването на съответните стандарти.
1. Съответен политически контекст
„Планът за действие за производствено зелено и ниско въглеродно развитие 2025–2027 г.“, издаден от Държавния съвет, подчертава необходимостта от ускоряване на зелената технологична иновация и разпространението на напреднали зелени технологии. През март тази година в доклада за дейността на правителството, представен от Държавния съвет, е предложена система за управление на въглеродния отпечатък. Новият механизъм за зелени покупки на State Grid (2023 г.) ясно регламентира избора на оборудване въз основа на концепцията за зелено, ниско въглеродно и екологично чисто развитие. Внедряването на тези политики е създало безпрецедентни възможности и предизвикателства за развитието на зелени трансформатори. Като основен изолационен материал за откритите сухи трансформатори полимидните полимерни композитни материали притежават предимства като устойчивост към високи и ниски температури, корозионна устойчивост, устойчивост към солена мъгла, радиационна устойчивост, добра огнеустойчивост и високо ниво на електрическа изолация (над клас H). Те успешно реализират концепцията за зелено и ниско въглеродно развитие. Тези материали не насърчават продължителната работа на оборудването в режим на претоварване, а чрез подобрено проектиране осигуряват на трансформаторите способността да понасят краткотрайни, периодични или аварийни товарни въздействия, което позволява на потребителите да изберат по-икономически обоснована мощност при първоначалните инвестиции. Това не само намалява разходите на потребителите за закупуване на оборудване, но и намалява излишните инвестиции в електрическата мрежа, като по този начин подобрява общата ефективност на използването на ресурсите.
2. Техническа осъществимост на зелените (високопропускливостни) трансформатори
За постигане на безопасна и надеждна висока претоварваща способност бяха постигнати технически пробиви по три основни направления, които доведоха до създаването на разнообразни отличителни решения продукти . Направление 1: Промяна на конструкцията на магнитното ядро на трансформатора. Заместване на плоското ламинирано ядро на трансформатора с тримерно навито ядро. Чрез оптимизиране на магнитната верига и намаляване на теглото на ядрото холостият ход може значително да се намали, като по този начин се спестява електрическа енергия.
Път 2: Иновации в изолационните материали за трансформатори. Замяна на традиционната епоксидна смола за изолация на сухи трансформатори с отворена конструкция с композитни полимерни материали на базата на полиимид. Високата термостойкост на материала и цилиндричната намотка значително подобряват способността за претоварване, като позволяват на трансформатора да работи при 130 % претоварване в продължение на цяла година без нужда от включване на вентилатор; освен това силиконовият каучук и други напреднали еластични материали, използвани като основен изолационен материал в сухи трансформатори със силиконов каучук, благодарение на отличната си термостойкост, огнеустойчивост, екологичност и рециклируемост, значително подобряват кратковременната способност за претоварване и дългосрочната експлоатационна безопасност.
Раздел 3: Иновации в трансформаторното масло. Използването на естествени естери (растителни масла) вместо традиционното минерално масло в трансформаторите позволява те да работят безопасно при по-високи температурни повишения поради по-високата им точка на запалване и по-добра съвместимост с изолационните материали, което удължава допустимото време за претоварване.
3. Приложни сценарии и социално-икономически ползи
Този семинар подробно разгледа потенциалните приложения на зелените (с висока товароносимост) трансформатори в различни области.
Промишлен сектор: Като пример е взета електроснабдителната система на стоманопроизводително предприятие, където при повреда на един трансформатор другият трябва да поеме цялата товарна мощност на оборудването.
Муниципален сектор: Във водочистилни и канализационни станции при самозапалване на двигателите, по време на дъждовния сезон при работа с пълна мощност или при еднофазно електроснабдяване възникват кратковременни върхови натоварвания.
Корабостроителна и голяма брегова електроснабдителна инфраструктура: В корабостроителната промишленост и при проектирането на големи брегови електроснабдителни съоръжения често възникват проблеми, свързани с колебания на натоварването и несъответствие между капацитета и изискванията. Всички тези сценарии предявяват определени изисквания към кратковременния претоварващ капацитет на трансформаторите.
В областта на гражданските сгради: В момента коефициентът на натоварване на трансформаторите в голям брой търговски сгради обикновено е нисък, което води до феномена „голям кон, който тегли малка кола“. При модернизацията на съществуващи сгради, ако се използват екологични (високонатоварени) трансформатори, е възможно да се постигне „увеличаване на капацитета“ без разширение на разпределителната стая или замяна на шините, за да се справят с растящото натоварване или пиковото електрическо потребление по време на екстремни метеорологични условия.
При двустепенната тарифна политика за електроенергия за индустриални и търговски потребители икономическите предимства са много значителни. При използване на обичайния алгоритъм за намаляване на заявката и капацитета, при напрежение от 35 кВ се предполага, че могат да бъдат спестени 2500 кВА, което води до месечна икономия от 36 500 юана за електроенергия.
4. Създаване на съответните стандарти
Известно е, че техническият стандарт „Трансформатор с висока способност за претоварване“, разработен от китайската енергийна индустрия, е влязъл в сила за първи път на 10 януари 2018 г., а неговите данни са актуализирани на 6 януари 2021 г. Този стандарт, който се отнася до трифазни маслени трансформатори с номинално напрежение 10 kV и мощност от 30 kVA до 500 kVA, предвижда ключови показатели като способност за издръжане на късо съединение, характеристики при претоварване и гранични стойности за повишаване на температурата. Той запълва липсващия пробел в съответните домашни технически стандарти. През 2023 г. Гансуското дружество по електроинженерни технологии е публикувало допълнителен групов стандарт T/GES 001-2024, който по-подробно дефинира продуктите, методите за изпитване, както и изискванията за транспортиране и съхранение; той е влязъл в сила официално на 26 октомври 2023 г. И двата тези стандарта не определят ясно случаите на висок коефициент на натоварване за трансформатори с по-високо номинално напрежение – нито сухи, нито маслени, нито използващи нови изолационни среди. Това е довело до неясни дефиниции на експлоатационните характеристики на продуктите на пазара и липса на стандартизирана основа за проектиране и подбор, което е станало важен бутон, ограничаващ стандартизираното развитие на отрасъла. Присъстващите експерти единодушно смятат, че е спешно необходимо включването на характеристиките при високо претоварване в по-широката категория на „зелени трансформатори“. Всички страни трябва да сътрудничат за установяване на съответни групови или отраслови стандарти, а когато условията станат благоприятни – и на национални стандарти, за да се отстрани препятствието при проектирането и подбора.
5. Заключение
Този семинар призовава всички страни да иновират традиционните си концепции. В текущата ситуация, когато проектирането и изборът на мощността на трансформаторите са прекалено големи, а коефициентите на натоварване – твърде ниски, което води до значителни енергийни загуби, в концепцията за високо натоварване трябва да бъде вградена зелена, ниско-въглеродна и екологично чиста насока. Асоциацията на отрасъла трябва да поеме водещата роля и съвместно да започне работата по разработване на стандарти. За насърчаване на локални пилотни проекти трябва да бъдат избрани обекти в промишлени паркове, търговски сгради и нови енергийни електроцентрали. Техническите обменни форуми трябва да се провеждат непрекъснато, за да се разшири осведомеността в отрасъла. Задълбочаването на сътрудничеството между академичните среди, промишлеността и научноизследователските институции може да насърчи технологичната еволюция и модернизация.
Когато стандарти, технологии, пазари и политики действат в синергия, тази технологична иновация, скрита в трансформаторна подстанция ще доведе неизбежно до значителни икономически и социални ползи и ще внесе зелена енергия в процеса на качествено развитие.
EN
