Недавно в отеле Цзинцзян в Шанхае успешно прошёл семинар «2025: Зелёные энергоэффективные трансформаторы с высоким крутящим моментом: вызовы проектирования, инновационные решения и перспективные тенденции», организованный совместно Международной медной ассоциацией и такими предприятиями, как группа Changta.
Мероприятие было организовано Международной медной ассоциацией. В нём приняли участие эксперты из органов электроснабжения, отраслевых ассоциаций, ведущих университетов, проектных институтов и соответствующих предприятий. Основными темами обсуждения стали: фон зелёной и низкоуглеродной политики, техническая осуществимость зелёных (высокомощных) трансформаторов, их области применения и социально-экономические выгоды, а также разработка соответствующих стандартов.
1. Соответствующий нормативно-правовой фон
«План действий по зеленому и низкоуглеродному развитию производства на 2025–2027 гг.», опубликованный Госсоветом КНР, подчеркивает необходимость ускорения зеленых технологических инноваций и распространения передовых «зеленых» технологий. В марте текущего года в докладе Госсовета о работе правительства было предложено внедрить систему управления углеродным следом. Новый механизм «зеленых» закупок компании State Grid (2023 г.) четко регламентирует отбор оборудования с учетом принципов экологичности, низкого уровня выбросов углерода и охраны окружающей среды. Принятие этих мер создало беспрецедентные возможности и вызовы для развития «зеленых» трансформаторов. В качестве основного изоляционного материала для открытых сухих трансформаторов полимерные композитные материалы на основе полиимида обладают рядом преимуществ: стойкость к высоким и низким температурам, коррозионная стойкость, устойчивость к солевому туману, радиационная стойкость, хорошая огнестойкость и высокий класс изоляции (выше класса H). Они полностью соответствуют концепции «зеленого» и низкоуглеродного развития. Такие трансформаторы не поощряют эксплуатацию в режиме длительной перегрузки, однако за счет усиленного проектного решения обеспечивают способность выдерживать кратковременные, периодические или аварийные нагрузочные воздействия. Это позволяет пользователям выбирать при первоначальных инвестициях более экономически обоснованную мощность. Такой подход не только снижает затраты пользователей на приобретение оборудования, но и уменьшает избыточные инвестиции в электросети, повышая общую эффективность использования ресурсов.
2. Техническая осуществимость «зелёных» (высокомощных) трансформаторов
Для обеспечения безопасной и надёжной высокой перегрузочной способности были достигнуты технические прорывы по трём основным направлениям, что привело к созданию целого ряда уникальных решений. продукты . Направление 1: Изменение конструкции магнитопровода трансформатора. Плоский шихтованный магнитопровод трансформатора заменяется объёмным намотанным магнитопроводом. Оптимизация магнитной цепи и снижение массы магнитопровода позволяют значительно снизить холостые потери, тем самым экономя электроэнергию.
Путь 2: Инновации в материалах для изоляции трансформаторов. Замена традиционной эпоксидной смолы в качестве изоляционного материала для открытых сухих трансформаторов на композитные полимерные материалы на основе полиимида. Высокая термостойкость этого материала и цилиндрическая конструкция обмотки значительно повышают перегрузочную способность трансформатора, позволяя ему работать при перегрузке до 130 % в течение целого года без необходимости включения вентилятора; кроме того, использование силиконовой резины и других передовых эластичных материалов в качестве основного изоляционного материала в сухих трансформаторах с заливкой силиконовой резиной, обладающих превосходными характеристиками термостойкости, огнестойкости, экологичности и возможностью вторичной переработки, значительно повышает кратковременную перегрузочную способность и долгосрочную эксплуатационную безопасность.
Раздел 3: Инновации в трансформаторном масле. Использование натуральных эфиров (растительных масел) вместо традиционного минерального масла в трансформаторах позволяет им безопасно работать при более высоких превышениях температуры благодаря более высокой температуре воспламенения и лучшей совместимости с изоляционными материалами, что увеличивает допустимое время перегрузки.
3. Сценарии применения и социально-экономические выгоды
На этом семинаре подробно рассмотрели потенциальные области применения «зелёных» (высоконагруженных) трансформаторов.
Промышленный сектор: в качестве примера — система электроснабжения металлургического предприятия; при выходе из строя одного трансформатора другой должен взять на себя всю нагрузку оборудования.
Муниципальный сектор: на очистных сооружениях и станциях биологической очистки сточных вод кратковременные пиковые нагрузки возникают при самозапуске двигателей, в дождливый период при работе на полной мощности или при эксплуатации от одного источника питания.
Судостроительная отрасль и крупномасштабные береговые электросети: Судостроение и крупномасштабные береговые электросети часто сталкиваются с проблемами колебаний нагрузки и согласования мощности. Во всех этих сценариях предъявляются определённые требования к кратковременной перегрузочной способности трансформаторов.
В сфере гражданских зданий: В настоящее время коэффициенты загрузки трансформаторов в большом числе коммерческих зданий, как правило, низкие, что приводит к явлению «большая лошадь тянет маленькую тележку». При модернизации существующих зданий применение «зелёных» (высоконагруженных) трансформаторов позволяет достичь «расширения мощности» без увеличения площади распределительного помещения или замены шин, чтобы справиться с ростом нагрузки или пиковым потреблением электроэнергии в условиях экстремальных погодных условий.
При двухтарифной политике ценообразования на электроэнергию для промышленных и коммерческих потребителей экономическая выгода является весьма значительной. С использованием распространённого алгоритма снижения потребляемой мощности и уменьшения установленной мощности при напряжении 35 кВ предполагается экономия 2500 кВА, что обеспечивает ежемесячную экономию на оплате электроэнергии в размере 36 500 юаней.
4. Разработка соответствующих стандартов
Известно, что технический стандарт «Трансформаторы с высокой перегрузочной способностью», разработанный в электроэнергетической отрасли Китая, впервые вступил в силу 10 января 2018 г., а его данные были обновлены 6 января 2021 г. Данный стандарт распространяется на трёхфазные маслонаполненные трансформаторы номинальным напряжением 10 кВ и мощностью от 30 кВА до 500 кВА и устанавливает ключевые показатели, такие как способность выдерживать токи короткого замыкания, эксплуатационные характеристики при перегрузке и предельные значения повышения температуры. Он ликвидировал пробел в отечественных технических стандартах в данной области. В 2023 г. Ганьсу́ское общество электротехнических технологий опубликовало дополнительный групповой стандарт T/GES 001-2024, в котором дополнительно детализированы определения продукции, методы испытаний, а также требования к транспортировке и хранению; данный стандарт официально вступил в силу 26 октября 2023 г. Ни один из этих двух стандартов не содержит чётких требований к режимам работы при высоких нагрузках для трансформаторов более высоких классов напряжения — как сухих, так и маслонаполненных, а также трансформаторов с новыми диэлектрическими средами. Это привело к неоднозначности в определении эксплуатационных характеристик продукции на рынке и отсутствию нормативной базы для проектирования и выбора оборудования, став важным ограничивающим фактором, сдерживающим стандартизированное развитие отрасли. Присутствующие эксперты единогласно считают, что крайне важно включить характеристики высокой перегрузочной способности в более широкую категорию «зелёных трансформаторов». Все заинтересованные стороны должны совместно разработать соответствующие групповые или отраслевые стандарты, а при наличии благоприятных условий — и национальные стандарты, чтобы устранить препятствия при проектировании и выборе оборудования.
5. заключение
Этот семинар призывает все заинтересованные стороны инновационно пересмотреть свои традиционные концепции. В текущей ситуации, когда проектирование и выбор мощности трансформаторов избыточны, а коэффициенты загрузки слишком низки, что приводит к значительным потерям энергии, в концепцию высокой перегрузки следует интегрировать принципы «зелёной», низкоуглеродной и экологически безопасной энергетики. Ассоциация отрасли должна взять на себя инициативу и совместно приступить к разработке соответствующих стандартов. Для реализации локальных пилотных проектов следует отобрать объекты в промышленных парках, коммерческих зданиях и станциях новых источников энергии. Необходимо регулярно проводить технические обмены с целью расширения осведомлённости отрасли. Углубление сотрудничества между научными кругами, промышленностью и исследовательскими организациями способствует технологической эволюции и модернизации.
Когда стандарты, технологии, рынки и государственная политика действуют синергетически, эта технологическая инновация, скрытая в подстанция непременно принесет значительные экономические и социальные выгоды и внесет вклад зеленой энергии в процесс высококачественного развития.
EN
