Kürzlich fand im Jinjiang-Hotel in Shanghai das gemeinsam vom International Copper Association und Unternehmen wie der Changta Group organisierte Seminar „2025 Grüner, energieeffizienter Hochdrehmomenttransformator: Gestaltungs-Herausforderungen, innovative Lösungen und zukünftige Trends“ erfolgreich statt.
Die Veranstaltung wurde vom International Copper Association organisiert. Fachexperten von Stromversorgungsbehörden, Branchenverbänden, renommierten Universitäten, Planungsinstituten sowie beteiligten Unternehmen trafen sich vor Ort. Zu den zentralen Diskussionsthemen gehörten der politische Hintergrund der grünen und klimaneutralen Strategien, die technische Machbarkeit grüner (hochleistungsfähiger) Transformatoren, deren Einsatzszenarien sowie deren gesellschaftliche und wirtschaftliche Vorteile sowie die Entwicklung entsprechender Standards.
1. Relevanter politischer Hintergrund
Der vom Staatsrat erlassene „Aktionsplan zur grünen und kohlenstoffarmen Entwicklung der Fertigungsindustrie 2025–2027“ betont die Notwendigkeit, die grüne technologische Innovation sowie die Verbreitung fortschrittlicher grüner Technologien zu beschleunigen. Im März dieses Jahres schlug der Regierungsbericht des Staatsrats ein System zum Management von CO₂-Fußabdrücken vor. Der neue grüne Beschaffungsmechanismus des State Grid (2023) legt ausdrücklich fest, dass bei der Auswahl von Geräten das Konzept der Grünen, kohlenstoffarmen und umweltfreundlichen Technik zugrunde gelegt wird. Die Einführung dieser Richtlinien bietet der Entwicklung grüner Transformatoren bisher ungekannte Chancen und Herausforderungen. Als wichtigstes Isoliermaterial für offene Trockentransformatoren weisen Polyimid-Polymer-Verbundwerkstoffe Vorteile wie Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen, Korrosionsbeständigkeit, Salznebelbeständigkeit, Strahlenbeständigkeit, gute Flammschutzeigenschaften sowie eine hohe Isolierklassifizierung (über Klasse H) auf. Sie verkörpern das Konzept der grünen und kohlenstoffarmen Entwicklung in hervorragender Weise. Sie fördern nicht den langfristigen Überlastbetrieb von Geräten, sondern ermöglichen durch eine verstärkte Konstruktion, dass Transformatoren kurzfristige, periodische oder Notlastspitzen bewältigen können. Dadurch können Anwender bei der Erstinvestition eine wirtschaftlich sinnvollere Nennleistung wählen. Dies senkt nicht nur die Anschaffungskosten der Geräte für die Nutzer, sondern reduziert auch überflüssige Investitionen im Stromnetz und verbessert die gesamte Ressourceneffizienz.
2. Technische Machbarkeit grüner (hochleistungsfähiger) Transformatoren
Um eine sichere und zuverlässige hohe Überlastkapazität zu erreichen, wurden technische Durchbrüche auf drei Hauptwegen erzielt, was zu einer Vielzahl charakteristischer Lösungen führte. produkte . Weg 1: Änderung der Kernstruktur des Transformators. Ersetzen des planaren, geschichteten Kerns des Transformators durch einen dreidimensional gewickelten Kern. Durch Optimierung des magnetischen Kreises und Verringerung des Kerngewichts kann der Leerlaufverlust deutlich gesenkt werden, wodurch elektrische Energie eingespart wird.
Pfad 2: Innovation bei Isoliermaterialien für Transformatoren. Ersetzen der herkömmlichen Epoxidharz-Isolation offener Trockentransformatoren durch Polyimid-Polymer-Verbundwerkstoffe. Die Hochtemperaturbeständigkeit des Materials sowie die zylindrische Wicklungsstruktur erhöhen die Überlastfähigkeit deutlich, sodass der Transformator ein Jahr lang mit 130 % Überlast betrieben werden kann, ohne dass der Lüfter eingeschaltet werden muss; darüber hinaus verbessern Silikonkautschuk und andere fortschrittliche elastische Materialien, die als Hauptisolierung in silikonkautschukgegossenen Trockentransformatoren eingesetzt werden, aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit, Flammschutz-Eigenschaften, Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit signifikant die kurzfristige Überlastfähigkeit sowie die langfristige Betriebssicherheit.
Abschnitt 3: Innovation bei Transformatoröl. Die Verwendung natürlicher Ester (Pflanzenöle) anstelle herkömmlichen Mineralöls in Transformatoren ermöglicht einen sicheren Betrieb bei höheren Temperaturanstiegen aufgrund ihres höheren Entzündungspunkts und einer besseren Verträglichkeit mit Isoliermaterialien und verlängert dadurch die zulässige Überlastungszeit.
3. Anwendungsszenarien und sozioökonomische Vorteile
Dieses Seminar beschäftigte sich eingehend mit den potenziellen Anwendungen grüner (hochbelastbarer) Transformatoren in verschiedenen Bereichen.
Industriesektor: Am Beispiel des Stromversorgungssystems eines Stahlunternehmens: Wenn ein Transformator ausfällt, muss ein anderer Transformator die gesamte Last der Anlagen übernehmen.
Kommunaler Sektor: In Klärwerken und Abwasserbehandlungsanlagen treten kurzfristige Spitzenlasten während des Selbststartvorgangs der Motoren, in der Regenzeit beim Betrieb mit voller Leistung oder beim Betrieb mit einer einzigen Stromquelle auf.
Schiffbau- und großskalige Umspannwerke für Landstrom: Im Schiffbau und bei großskaligen Landstromanlagen treten häufig Probleme durch Lastschwankungen und Kapazitätsanpassung auf. All diese Szenarien stellen bestimmte Anforderungen an die kurzfristige Überlastfähigkeit von Transformatoren.
Im Bereich der zivilen Gebäude: Derzeit sind die Auslastungsgrade von Transformatoren in einer Vielzahl von Büro- und Geschäftsgebäuden im Allgemeinen niedrig, was zu dem Phänomen „ein großes Pferd zieht einen kleinen Wagen“ führt. Bei der Sanierung bestehender Gebäude kann durch den Einsatz grüner (hochlastfähiger) Transformatoren eine „Kapazitätserweiterung“ erreicht werden, ohne den Verteilerraum erweitern oder die Sammelschienen austauschen zu müssen, um so dem steigenden Energiebedarf oder dem Spitzenstromverbrauch bei extremen Wetterbedingungen zu begegnen.
Bei der zweiteiligen Strompreisregelung für industrielle und gewerbliche Nutzung sind die wirtschaftlichen Vorteile sehr bedeutend. Unter Verwendung des gängigen Algorithmus zur Senkung der Leistungs- und Kapazitätsanforderungen lässt sich bei einer Spannungsebene von 35 kV eine Einsparung von 2500 kVA erreichen, was zu monatlichen Stromkosteneinsparungen in Höhe von 36.500 Yuan führt.
4. Festlegung entsprechender Standards
Es ist bekannt, dass die von Chinas Stromindustrie ausgearbeitete technische Norm „Transformator mit hoher Überlastkapazität“ erstmals am 10. Januar 2018 in Kraft trat und ihre Daten am 6. Januar 2021 aktualisiert wurden. Diese Norm, die sich auf dreiphasige ölgefüllte Transformatoren mit einer Nennspannung von 10 kV und einer Leistung von 30 kVA bis 500 kVA richtet, legt Kernkennwerte wie Kurzschlussfestigkeit, Überlastverhalten und Temperaturanstiegsgrenzen fest. Sie schließt eine Lücke in den nationalen einschlägigen technischen Normen. Im Jahr 2023 veröffentlichte die Gansu Electrical Engineering Technology Society eine ergänzende Gruppennorm T/GES 001-2024, die Produktdefinitionen, Prüfverfahren sowie Anforderungen an Transport und Lagerung weiter präzisiert und am 26. Oktober 2023 offiziell in Kraft trat. Beide Normen regeln jedoch nicht eindeutig die Situation hoher Lastgrade bei Transformatoren mit höheren Spannungsebenen – sei es trockene oder ölgefüllte Transformatoren oder Transformatoren mit neuartigen Isoliermedien. Dies führte zu unklaren Produktleistungsdefinitionen auf dem Markt sowie zum Fehlen einer normativen Grundlage für Konstruktion und Auswahl und stellt somit einen wichtigen Engpass dar, der die standardisierte Entwicklung der Branche behindert. Die anwesenden Experten sind sich einstimmig darüber im Klaren, dass es dringend erforderlich ist, Merkmale einer hohen Überlastfähigkeit in eine umfassendere Kategorie grüner Transformatoren einzubeziehen. Alle Beteiligten müssen gemeinsam relevante Gruppennormen oder Branchennormen erarbeiten; sobald die Voraussetzungen gegeben sind, sollten nationale Normen erstellt werden, um Hindernisse bei Konstruktion und Auswahl zu beseitigen.
5. Schlussfolgerung
Dieses Seminar fordert alle Beteiligten auf, ihre traditionellen Konzepte zu innovieren. Vor dem Hintergrund, dass bei der Auslegung und Auswahl von Transformatorleistungen derzeit systematisch überdimensioniert wird und die Lastgrade zu niedrig sind – was zu erheblichen Energieverlusten führt – sollte ein grünes, kohlenstoffarmes und umweltfreundliches Konzept in das Konzept der Hochüberlastbarkeit integriert werden. Der Branchenverband sollte die Federführung übernehmen und gemeinsam mit anderen Akteuren die Erstellung entsprechender Standards vorantreiben. Projekte in Industrieparks, Gewerbegebäuden und neuen Energiekraftwerken sollten ausgewählt werden, um lokale Pilotprojekte zu fördern. Technische Austauschveranstaltungen sollten kontinuierlich durchgeführt werden, um das branchenweite Bewusstsein zu stärken. Eine Vertiefung der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Forschung kann technologische Weiterentwicklung und Aufwertung vorantreiben.
Wenn Normen, Technologien, Märkte und politische Rahmenbedingungen Hand in Hand gehen, bleibt diese technologische Innovation, die sich im unterstation wird zweifellos erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile mit sich bringen und grüne Energie in den Prozess einer qualitativ hochwertigen Entwicklung einbringen.
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