Ostatnio w hotelu Jinjiang w Szanghaju odbył się z powodzeniem „Seminarium 2025: Zielone, energooszczędne transformatory o wysokim momencie obrotowym – wyzwania projektowe, innowacyjne rozwiązania i trendy przyszłości”, organizowane wspólnie przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Miedzi oraz przedsiębiorstwa takie jak grupa Changta.
Zdarzenie zostało zorganizowane przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Miedzi. W spotkaniu wzięli udział eksperci z organów nadzoru energetycznego, stowarzyszeń branżowych, renomowanych uczelni, instytutów projektowych oraz związanych przedsiębiorstw. Główne tematy dyskusji obejmowały tło polityki z zakresu zrównoważonego rozwoju i niskich emisji CO₂, techniczną wykonalność zielonych (o wysokiej mocy) transformatorów, scenariusze ich zastosowania oraz korzyści społeczno-gospodarcze, a także opracowanie odpowiednich standardów.
1. Tło polityczne
„Plan działań na rzecz zielonego i niskoemisyjnego rozwoju przemysłu na lata 2025–2027”, wydany przez Radę Państwa, podkreśla konieczność przyspieszenia innowacji technologicznych w zakresie ochrony środowiska oraz powszechnego wprowadzania zaawansowanych technologii zielonych. W marcu bieżącego roku w sprawozdaniu rządu Rady Państwa zaproponowano wprowadzenie systemu zarządzania śladem węglowym. Nowy mechanizm zakupów zielonych firmy State Grid (2023) jasno określa kryteria doboru sprzętu zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju, niskich emisji CO₂ oraz ochrony środowiska. Wprowadzenie tych polityk stwarza niezwykłe możliwości i wyzwania dla rozwoju transformatorów zielonych. Jako główny materiał izolacyjny w transformatorach suchych typu otwartego polimerowe kompozyty poliimidowe charakteryzują się szeregiem zalet: odpornością na wysokie i niskie temperatury, odpornością na korozję, mgłę solną oraz promieniowanie, dobrą samozgaszalnością oraz wysokim stopniem izolacji (powyżej klasy H). Doskonale realizują one koncepcję zielonego i niskoemisyjnego rozwoju. Nie zachęcają one do długotrwałej pracy urządzeń w warunkach przeciążenia, lecz dzięki wzmocnionemu projektowaniu umożliwiają transformatorom skuteczne radzenie sobie z krótkotrwałymi, okresowymi lub awaryjnymi szczytami obciążenia, co pozwala użytkownikom wybrać na etapie początkowych inwestycji bardziej ekonomicznie uzasadioną moc urządzenia. Dzięki temu nie tylko zmniejszane są koszty zakupu sprzętu przez użytkowników, ale także ograniczane są nadmiarowe inwestycje w sieć energetyczną oraz poprawiana jest ogólna efektywność wykorzystania zasobów.
2. Możliwość techniczna zastosowania zielonych (o wysokiej mocy) transformatorów
Aby osiągnąć bezpieczną i niezawodną zdolność do pracy w warunkach dużego przeciążenia, dokonano postępów technicznych wzdłuż trzech głównych ścieżek, co doprowadziło do stworzenia różnorodnych, charakterystycznych rozwiązań. produkty . Ścieżka 1: Modyfikacja konstrukcji rdzenia transformatora. Zastąpienie płaskiego, warstwowego rdzenia transformatora trójwymiarowym rdzeniem wykonanym z taśmy stalowej zwiniętej w spiralę. Poprzez zoptymalizowanie obwodu magnetycznego oraz zmniejszenie masy rdzenia można znacznie obniżyć straty w stanie jałowym, co przekłada się na oszczędność energii elektrycznej.
Ścieżka 2: Innowacje w materiałach izolacyjnych transformatorów. Zastąpienie tradycyjnej izolacji żywicą epoksydową w otwartych suchych transformatorach izolacją z kompozytów poliimidowych. Wysoka odporność materiału na temperaturę oraz cylindryczna konstrukcja uzwojenia znacznie zwiększą zdolność do przeciążenia, umożliwiając pracę transformatora przy obciążeniu 130% przez cały rok bez konieczności włączania wentylatora; ponadto gumy krzemionkowe i inne zaawansowane materiały elastyczne stosowane jako główna izolacja w suchych transformatorach odlewanych w gumie krzemionkowej, dzięki doskonałej odporności na wysokie temperatury, właściwościom samozgaszającym, ochronie środowiska i możliwości recyklingu, znacznie poprawiają zdolność do krótkotrwałego przeciążenia oraz bezpieczeństwo długotrwałej eksploatacji.
Sekcja 3: Innowacje w oleju transformatorowym. Zastosowanie naturalnych estrów (olejów roślinnych) zamiast tradycyjnego oleju mineralnego w transformatorach pozwala na bezpieczne działanie przy wyższych przegrzewaniach dzięki wyższemu punktowi zapłonu oraz lepszej zgodności z materiałami izolacyjnymi, co skutkuje wydłużeniem dopuszczalnego czasu przeciążenia.
3. Zastosowania i korzyści społeczno-gospodarcze
W trakcie tego seminarium szczegółowo omówiono potencjalne zastosowania transformatorów ekologicznych (o wysokim obciążeniu) w różnych dziedzinach.
Sektor przemysłowy: Na przykładzie systemu zasilania elektroenergetycznego przedsiębiorstwa stalowniczego – w przypadku awarii jednego transformatora drugi musi przejąć całe obciążenie urządzeń.
Sektor miejski: W oczyszczalniach wody i ścieków podczas samozapłonu silników, w okresie deszczowym przy pełnej mocy roboczej lub przy zasilaniu z pojedynczego źródła występują krótkotrwałe szczyty obciążenia.
Sektor budowy okrętów i dużych instalacji zasilania brzegowego: W budowie okrętów oraz w przypadku dużych instalacji zasilania brzegowego występują często problemy związane z fluktuacjami obciążenia i dopasowaniem mocy. Wszystkie te scenariusze stawiają określone wymagania dotyczące krótkotrwałej zdolności transformatorów do pracy w warunkach przeciążenia.
W zakresie budownictwa cywilnego: Obecnie wskaźniki obciążenia transformatorów w dużej liczbie budynków komercyjnych są ogólnie niskie, co prowadzi do zjawiska „duży koń ciągnący mały wóz”. W ramach modernizacji istniejących budynków zastosowanie transformatorów ekologicznych (o wysokim obciążeniu) pozwala na „rozbudowę mocy” bez konieczności powiększania pomieszczenia rozdzielczego ani wymiany szyn zbiorczych, umożliwiając tym samym radzenie sobie ze wzrostem obciążenia lub szczytowym zużyciem energii elektrycznej w warunkach skrajnych zjawisk pogodowych.
W ramach dwuczęściowej polityki cenowej energii elektrycznej dla użytku przemysłowego i komercyjnego korzyści ekonomiczne są bardzo znaczne. Zastosowanie powszechnego algorytmu redukcji zapotrzebowania i mocy pozwala przy poziomie napięcia 35 kV zaoszczędzić 2500 kVA, co przekłada się na miesięczne oszczędności w zakresie kosztów energii elektrycznej w wysokości 36 500 juanów.
4. Ustanowienie odpowiednich standardów
Wiadomo, że chiński standard techniczny „Transformator o wysokiej zdolności obciążenia”, opracowany przez przemysł energetyczny Chin, został po raz pierwszy wprowadzony w życie 10 stycznia 2018 r., a jego dane zaktualizowano 6 stycznia 2021 r. Standard ten dotyczy trójfazowych transformatorów olejowych o napięciu znamionowym 10 kV i mocy znamionowej od 30 kVA do 500 kVA oraz określa kluczowe wskaźniki, takie jak wytrzymałość na zwarcia, charakterystyka przeciążeniowa oraz ograniczenia wzrostu temperatury. Wypełnia on lukę w krajowych powiązanych standardach technicznych. W 2023 r. Towarzystwo Technologii Inżynierii Elektrycznej prowincji Gansu opublikowało uzupełniający standard grupowy T/GES 001-2024, który zawiera szczegółowe definicje produktów, metody badań oraz wymagania dotyczące transportu i przechowywania; standard ten wszedł w życie 26 października 2023 r. Żaden z tych dwóch standardów nie określa jednoznacznie sytuacji wysokich współczynników obciążenia dla transformatorów suchych lub olejowych o wyższych napięciach ani dla transformatorów wykorzystujących nowe media izolacyjne. Spowodowało to niejasne definicje parametrów produkcyjnych na rynku oraz brak podstaw normatywnych dla projektowania i doboru urządzeń, stając się ważnym utrudnieniem hamującym standaryzację rozwoju branży. Obecni eksperci jednogłośnie uznali, że pilne jest włączenie cech wysokiej zdolności przeciążeniowej do szerszej kategorii „zielonych transformatorów”. Wszystkie strony muszą wspólnie opracować odpowiednie standardy grupowe lub branżowe, a w odpowiednim czasie – także standardy krajowe, aby usunąć bariery związane z projektowaniem i doborem urządzeń.
5. wniosek
Ten seminar apeluje do wszystkich stron o innowacje w zakresie tradycyjnych koncepcji. W obecnej sytuacji, w której projektowanie i dobór mocy transformatorów są zbyt duże, a współczynniki obciążenia zbyt niskie – co prowadzi do znacznych strat energii – koncepcję wysokiego obciążenia należy wzbogacić o zielone, niskoemisyjne i przyjazne dla środowiska podejście. Stowarzyszenie branżowe powinno wziąć na siebie inicjatywę i wspólnie rozpocząć pracę nad opracowaniem standardów. Do realizacji lokalnych projektów pilotażowych należy wybrać inwestycje w parkach przemysłowych, budynkach komercyjnych oraz elektrowniach nowej energii. Należy systematycznie organizować wymiany techniczne w celu zwiększenia świadomości branżowej. Wzmocnienie współpracy między środowiskiem akademickim, przemysłem i jednostkami badawczymi może przyczynić się do ewolucji i modernizacji technologii.
Gdy standardy, technologie, rynki i polityka działają razem, ta ukryta innowacja technologiczna w stacja przemieniaca przyniesie z pewnością znaczne korzyści gospodarcze i społeczne oraz wprowadzi zieloną energię do procesu rozwoju wysokiej jakości.
EN
