Nedávno se v hotelu Jinjiang v Šanghaji úspěšně uskutečnil seminář „Zelený, energeticky účinný transformátor pro vysoký krouticí moment v roce 2025: návrhové výzvy, inovativní řešení a budoucí trendy“, který společně pořádaly Mezinárodní měděná asociace a podniky jako skupina Changta.
Akci pořádala Mezinárodní měděná asociace. Odborníci z orgánů dodávajících elektrickou energii, odvětvových asociací, renomovaných univerzit, návrhových ústavů a příslušných podniků se sešli, aby diskutovali o následujících hlavních tématech: pozadí zelených a nízkouhlíkových politik, technická proveditelnost zelených (vysokokapacitních) transformátorů, jejich aplikační scénáře a sociální i ekonomické přínosy, stejně jako vytvoření souvisejících norem.
1. Související politické pozadí
Akční plán pro zelený a nízkouhlíkový rozvoj průmyslu na období 2025–2027, který vydal Státní rada, zdůrazňuje nutnost urychlit zelenou technologickou inovaci a šíření pokročilých zelených technologií. V březnu tohoto roku navrhla vládní zpráva Státní rady zavedení systému správy uhlíkové stopy. Nový mechanismus zelených zakázek společnosti State Grid (2023) jasně stanovil výběr zařízení na základě koncepce zeleného, nízkouhlíkového a environmentálně šetrného přístupu. Zavedení těchto politik přineslo vývoji zelených transformátorů bezprecedentní příležitosti i výzvy. Jako hlavní izolační materiál pro suché otevřené transformátory se polyimidní polymerní kompozitní materiály vyznačují řadou výhod: odolností vůči vysokým i nízkým teplotám, korozní odolností, odolností proti mořské mlze, odolností proti záření, dobrou zádrží hoření a vysokou třídou izolace (nad úrovní H). Tyto materiály tak výborně naplňují koncepci zeleného a nízkouhlíkového rozvoje. Nepodporují provoz zařízení v dlouhodobém přetížení, ale prostřednictvím zlepšeného návrhu umožňují transformátorům čelit krátkodobým, periodickým nebo nouzovým zátěžovým špičkám, čímž uživatelům umožňují vybrat při počáteční investici ekonomicky výhodnější výkon. To nejen snižuje nákupní náklady uživatelů na zařízení, ale také redukuje nadbytečné investice do elektrizační sítě a zvyšuje celkovou efektivitu využití zdrojů.
2. Technická proveditelnost zelených (vysokovýkonných) transformátorů
Aby bylo dosaženo bezpečného a spolehlivého vysokého přetížitelného výkonu, byly dosaženy technické průlomy po třech hlavních směrech, čímž vznikla řada odlišných řešení. produkty . Směr 1: Úprava konstrukce jádra transformátoru. Rovinné vrstvené jádro transformátoru je nahrazeno trojrozměrným válcovaným jádrem. Optimalizací magnetického obvodu a snížením hmotnosti jádra lze výrazně snížit ztráty naprázdno, čímž se šetří elektrická energie.
Cesta 2: Inovace v izolačních materiálech pro transformátory. Nahraďte tradiční epoxidovou pryskyřičnou izolaci otevřených suchých transformátorů kompozitními materiály na bázi polyimidového polymeru. Vysoká odolnost tohoto materiálu vůči vysokým teplotám a válcová konstrukce cívky výrazně zvýší přetížitelnost transformátoru, který bude moci provozovat přetížení až 130 % po celý rok bez nutnosti zapnutí ventilátoru; navíc se jako hlavní izolace v suchých transformátorech litých silicone gumou používají pokročilé elastické materiály, např. silicone guma, které díky vynikající odolnosti vůči vysokým teplotám, zpomalování hoření, ochraně životního prostředí a recyklovatelnosti výrazně zvyšují krátkodobou přetížitelnost i dlouhodobou provozní bezpečnost.
Kapitola 3: Inovace v oleji pro transformátory. Použití přírodních esterů (rostlinných olejů) místo tradičního minerálního oleje v transformátorech umožňuje jejich bezpečný provoz při vyšších teplotních nárazech díky vyššímu bodu vzplanutí a lepší kompatibilitě s izolačními materiály, čímž se prodlouží doba povoleného přetížení.
3. Aplikační scénáře a sociální ekonomické přínosy
Tento seminář podrobně analyzoval potenciální aplikace ekologických (vysokozatížených) transformátorů v různých oblastech.
Průmyslový sektor: Jako příklad lze uvést napájecí systém ocelárenského podniku – v případě poruchy jednoho transformátoru musí druhý převzít celou zátěž zařízení.
Komunální sektor: V čistírnách pitné vody a čistírnách odpadních vod dochází ke krátkodobým špičkovým zátěžím například při samostartu motorů, v deštivém období při provozu na plný výkon nebo při provozu s jediným zdrojem napájení.
Lodní stavba a rozsáhlé přístavní napájecí systémy: V oblasti lodní stavby a rozsáhlých přístavních napájecích zařízení se často vyskytují problémy s kolísáním zatížení a přizpůsobením kapacity. Všechny tyto scénáře kladou určité požadavky na krátkodobou přetěžovací schopnost transformátorů.
V oblasti občanských budov: V současné době je zatížení transformátorů v řadě komerčních budov obecně nízké, což vede k jevu „velký kůň táhne malý vozík“. Při rekonstrukci stávajících budov lze použitím ekologických (vysoce zatížených) transformátorů dosáhnout „rozšíření kapacity“ bez nutnosti rozšiřovat rozvodnu nebo měnit sběrnice, a tím tak zvládnout růst zatížení nebo špičkovou spotřebu elektrické energie za extrémních povětrnostních podmínek.
Při dvoučástkovém tarifu za elektřinu pro průmyslové a obchodní účely jsou ekonomické výhody velmi významné. Použitím běžného algoritmu snížení požadavků a kapacity lze při napětí 35 kV ušetřit 2500 kVA, čímž se měsíční náklady na elektřinu sníží o 36 500 jüanů.
4. Stanovení příslušných norem
Je známo, že technický standard Čínského energetického průmyslu s názvem „Transformátor s vysokou přetížovou kapacitou“ byl poprvé zaveden 10. ledna 2018 a jeho údaje byly aktualizovány 6. ledna 2021. Tento standard, který se týká třífázových olejem chlazených transformátorů s napětím 10 kV a výkonem 30 kVA až 500 kVA, stanovuje klíčové ukazatele, jako je odolnost proti zkratu, přetížový výkon a mezní teplotní nárůst. Vyplňuje mezeru v domácích souvisejících technických standardech. V roce 2023 Gansuská společnost pro elektrotechnické inženýrství vydala doplňkový skupinový standard T/GES 001-2024, který podrobněji upravuje definice výrobků, zkušební metody a požadavky na dopravu a skladování; tento standard oficiálně nabyl účinnosti 26. října 2023. Oba tyto standardy však nezakládají jasná ustanovení pro situace s vysokým zatížením u transformátorů s vyššími napětími, ať již suchých nebo olejem chlazených, či u transformátorů používajících nová izolační prostředí. To vedlo k nejasným definicím výkonových charakteristik výrobků na trhu a k nedostatku standardních základů pro návrh a výběr, čímž se stalo důležitým úzkým hrdlem bránícím standardizovanému rozvoji odvětví. Přítomní odborníci jednomyslně shodli, že je naléhavě nutné začlenit vlastnosti vysokého přetížení do širší kategorie „zelených transformátorů“. Všechny strany musí společně vypracovat příslušné skupinové nebo odvětvové standardy a v případě, že budou splněny vhodné podmínky, zavést i národní standardy, aby byly odstraněny překážky v oblasti návrhu a výběru.
5. Závěr
Tento seminář vyzývá všechny strany, aby inovovaly své tradiční koncepty. V současné situaci, kdy je návrh a výběr kapacity transformátorů nadměrně velký a zatížení je příliš nízké, což vede k významnému plýtvání energií, by měl být do konceptu vysokého přetížení začleněn zelený, nízkouhlíkový a ekologicky šetrný přístup. Odborná asociace by měla vést a společně zahájit práci na formulaci standardů. Pro podporu místních pilotních projektů by měly být vybrány projekty v průmyslových zónách, obchodních budovách a elektrárnách nové energie. Technické semináře by měly probíhat pravidelně, aby se rozšířila povědomí v odvětví. Posílení spolupráce mezi akademickou sférou, průmyslem a výzkumem může podporovat technologickou iteraci a modernizaci.
Když spolupracují standardy, technologie, trhy a politiky, tato technologická inovace skrytá v podstaniční zařízení jistě přinese významné ekonomické a sociální výhody a vloží zelenou energii do procesu vysoce kvalitního rozvoje.
EN
