Recentemente, o "Seminário sobre Transformadores Verdes de Alta Eficiência Energética e Alto Torque 2025: Desafios de Projeto, Soluções Inovadoras e Tendências Futuras", organizado conjuntamente pela Associação Internacional do Cobre e empresas como o Grupo Changta, foi realizado com sucesso no Hotel Jinjiang, em Xangai.
A reunião foi organizada pela Associação Internacional do Cobre. Especialistas de autoridades de fornecimento de energia, associações industriais, universidades renomadas, institutos de projetos e empresas relacionadas reuniram-se. Os principais temas discutidos incluíram o contexto das políticas verdes e de baixo carbono, a viabilidade técnica dos transformadores verdes (de alta capacidade), seus cenários de aplicação e benefícios socioeconômicos, bem como o estabelecimento de normas pertinentes.
1. Contexto político relevante
O "Plano de Ação para o Desenvolvimento Verde e de Baixo Carbono na Indústria 2025-2027", emitido pelo Conselho de Estado, enfatiza a necessidade de acelerar a inovação tecnológica verde e a difusão de tecnologias verdes avançadas. Em março deste ano, o relatório sobre o trabalho governamental do Conselho de Estado propôs um sistema de gestão de pegada de carbono. O novo mecanismo de compras verdes da State Grid (2023) estipulou claramente a seleção de equipamentos com base no conceito de sustentabilidade ambiental, baixo carbono e proteção ambiental. A introdução dessas políticas trouxe oportunidades e desafios sem precedentes para o desenvolvimento de transformadores verdes. Como principal material isolante para transformadores a seco de tipo aberto, os materiais compósitos poliméricos de poliimida apresentam vantagens como resistência a altas e baixas temperaturas, resistência à corrosão, resistência à névoa salina, resistência à radiação, boa retardância à chama e elevado grau de isolamento (acima do nível H). Eles incorporam eficazmente o conceito de desenvolvimento verde e de baixo carbono. Não incentivam a operação prolongada em sobrecarga dos equipamentos, mas, por meio de um projeto reforçado, tornam os transformadores capazes de suportar picos de carga de curta duração, periódicos ou emergenciais, permitindo assim que os usuários escolham uma capacidade mais economicamente adequada no momento do investimento inicial. Isso não só reduz o custo de aquisição de equipamentos pelos usuários, como também diminui investimentos redundantes na rede elétrica e melhora a eficiência geral de utilização dos recursos.
2. Viabilidade técnica de transformadores verdes (de alta capacidade)
Para alcançar uma alta capacidade de sobrecarga segura e confiável, foram realizados avanços técnicos em três caminhos principais, resultando em uma variedade de soluções distintas. produtos . Caminho 1: Alterar a estrutura do núcleo do transformador. Substituir o núcleo laminado plano do transformador por um núcleo enrolado tridimensional. Ao otimizar o circuito magnético e reduzir o peso do núcleo, as perdas a vazio podem ser significativamente diminuídas, economizando assim energia elétrica.
Caminho 2: Inovação nos materiais de isolamento para transformadores. Substituir o isolamento tradicional à base de resina epóxi em transformadores a seco de tipo aberto por materiais compostos poliméricos de poliimida. A resistência térmica elevada desse material, combinada com a estrutura cilíndrica do enrolamento, aumentará significativamente a capacidade de sobrecarga, permitindo que o transformador opere com 130% de sobrecarga durante um ano inteiro sem necessidade de acionar o ventilador; além disso, materiais elásticos avançados, como a borracha de silicone, utilizados como isolamento principal em transformadores a seco fundidos em borracha de silicone, com suas excelentes características de resistência a altas temperaturas, retardamento de chama, proteção ambiental e reciclabilidade, melhoram significativamente tanto a capacidade de sobrecarga de curto prazo quanto a segurança operacional de longo prazo.
Seção 3: Inovação no óleo isolante para transformadores. O uso de ésteres naturais (óleos vegetais) em vez do óleo mineral tradicional nos transformadores permite que eles operem com segurança a maiores elevações de temperatura, graças ao seu ponto de ignição mais elevado e à melhor compatibilidade com os materiais isolantes, estendendo assim o tempo permitido de sobrecarga.
3. Cenários de Aplicação e Benefícios Socioeconômicos
Este seminário aprofundou-se nas potenciais aplicações dos transformadores verdes (de alta carga) em diversos setores.
Setor industrial: Tomando como exemplo o sistema de alimentação elétrica de uma empresa siderúrgica, quando um transformador falha, outro transformador precisa assumir e suportar toda a carga dos equipamentos.
Setor municipal: Em estações de tratamento de água e estações de tratamento de esgoto, durante a partida automática dos motores, na estação chuvosa, quando operando em plena capacidade, ou ao funcionar com uma única fonte de energia, ocorrem cargas de pico de curta duração.
Setor de construção naval e instalações de alimentação elétrica em terra em larga escala: A construção naval e as instalações de alimentação elétrica em terra em larga escala frequentemente enfrentam problemas de flutuações de carga e adequação de capacidade. Todos esses cenários impõem determinados requisitos quanto à capacidade de sobrecarga a curto prazo dos transformadores.
No campo de edifícios civis: Atualmente, as taxas de carga dos transformadores em grande número de edifícios comerciais são, em geral, baixas, resultando no fenômeno de "um cavalo grande puxando uma carroça pequena". Na reforma de edifícios existentes, se forem adotados transformadores verdes (de alta carga), é possível alcançar a "expansão de capacidade" sem ampliar a sala de distribuição ou substituir os barramentos, a fim de lidar com o crescimento da carga ou com o consumo máximo de energia elétrica durante condições climáticas extremas.
Sob a política de tarifação elétrica em duas partes para uso industrial e comercial, os benefícios econômicos são muito significativos. Utilizando o algoritmo comum de redução da demanda e redução da capacidade, para um nível de tensão de 35 kV, assume-se que é possível economizar 2500 kVA, resultando em uma economia mensal de custos com eletricidade de 36.500 yuans.
4. Estabelecimento das Normas Correspondentes
Sabe-se que a norma técnica "Transformador de Alta Capacidade de Sobrecarga", elaborada pelo setor elétrico da China, foi implementada pela primeira vez em 10 de janeiro de 2018 e teve seus dados atualizados em 6 de janeiro de 2021. Essa norma, voltada para transformadores trifásicos imersos em óleo com tensão nominal de 10 kV e potência aparente entre 30 kVA e 500 kVA, estabelece indicadores essenciais, tais como capacidade de suportar curtos-circuitos, desempenho sob sobrecarga e limites de elevação de temperatura. Ela preenche uma lacuna nas normas técnicas nacionais correlatas. Em 2023, a Sociedade de Tecnologia em Engenharia Elétrica de Gansu publicou uma norma coletiva complementar, T/GES 001-2024, que detalha ainda mais as definições dos produtos, os métodos de ensaio, bem como os requisitos de transporte e armazenamento, entrando oficialmente em vigor em 26 de outubro de 2023. Ambas essas normas não estabelecem claramente situações de alta taxa de carga para transformadores de níveis de tensão superiores, sejam eles a seco ou imersos em óleo, ou ainda aqueles que utilizam novos meios isolantes. Isso resultou em definições ambíguas do desempenho dos produtos no mercado e na ausência de uma base normativa para projeto e seleção, tornando-se um importante gargalo que restringe o desenvolvimento padronizado do setor. Os especialistas presentes concordaram unanimemente que é urgente incorporar as características de alta sobrecarga em uma categoria mais ampla de normas para transformadores verdes. Todas as partes envolvidas precisam colaborar para estabelecer normas coletivas ou normas setoriais pertinentes e, quando as condições forem propícias, criar normas nacionais capazes de eliminar os obstáculos ao projeto e à seleção.
5. conclusão
Este seminário exige que todas as partes inovem seus conceitos tradicionais. Na atual situação, em que o dimensionamento e a seleção da capacidade dos transformadores são excessivamente elevados e as taxas de carga são muito baixas — resultando em significativo desperdício de energia — um conceito verde, de baixo carbono e ambientalmente sustentável deve ser incorporado ao conceito de sobrecarga elevada. A associação setorial deve assumir a liderança e lançar conjuntamente o trabalho de formulação de normas. Devem ser selecionados projetos em parques industriais, edifícios comerciais e usinas de energia renovável para promover projetos-piloto locais. Devem ser realizadas continuamente trocas técnicas para ampliar a conscientização setorial. O aprofundamento da cooperação entre academia, indústria e pesquisa pode impulsionar a iteração tecnológica e a modernização.
Quando normas, tecnologias, mercados e políticas atuam em conjunto, essa inovação tecnológica oculta no subestação certamente trará significativos benefícios econômicos e sociais e injetará energia verde no processo de desenvolvimento de alta qualidade.
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