Aluminium vs Koper Windings in Kragtransformer: Kos & Prestasie Vergelyking

Tans is moment die markprys van koper hoog bly, wat in die reeks van 70 000 tot 80 000 yuan per ton beweeg. Daarteenoor bly die prys van aluminiun laag, wat in die reeks van 18 000 tot 20 000 yuan per ton bly. Vir kragtransformers sal die vervanging van koperwindings met aluminiuwindings in die ontwerp ongetwyfeld die materiaalkoste van produkte betekenisvol verlaag, wat groot besparings aan eindklante bring.

Lang tyd het dit in die industrie wyd verspreid geraak dat aluminiuwindings slegs in kragtransformers met 'n spantingvlak van 35kV en lager gebruik kan word. In werklikheid is dit 'n groot misverstand. In werklikheid kan aluminiuwindings groter voordele uitoefen wanneer hulle in hoëspanningskragtransformers toegepas word. Die kernfaktor wat die verspreiding en toepassing van aluminiuwindings regtig beperk, is dat die opbrengssterkte van aluminiuleiders tans slegs ongeveer 70MPa kan bereik, wat in sommige situasies kan lei tot onvoldoende kortsluitweerstand van transformerwindings.

1. Huidige Situasie en Standaarde
1.1 Huidige Situasie van Aluminiuwindings-transformers

Buitenlandse, aluminiuwindings-transformers word wyd in die veld van verdeeltransformers gebruik en het 'n klein aantal toepassings in hooftransformers. In China, alhoewel aluminiuwindings in verdeeltransformers toegepas is, is hooftransformers met 'n spantingvlak van 110kV tot 1000kV nog nie wettig toegepas nie.

1.2 Relevante Standaarde vir Aluminiuwindings-transformers

Sowel die internasionale standaard IEC as die nasionale standaard GB stel duidelik voor dat kragtransformers koper of aluminiu as geleiermateriaal vir windings kan gebruik. Daarbenewens het die Nasionale Energieadministrasie in Januarie 2016 industriestandaarde vir aluminiuwindings-transformers uitgereik, insluitend Tegniese Parameters en Vereistes vir 6kV～35kV Olië-ingebede Aluminiuwindings-verdeeltransformers en Tegniese Parameters en Vereistes vir 6kV～35kV Droë-type Aluminiuwindings-transformers. Dit wys duidelik dat, vanuit 'n standaardperspektief, die toepassing van aluminiuwindings-transformers wettig is.

2. Kwantitatiewe Kostevergelyking

Volgens konvensionele ontwerponderdervinding, op die voorwaarde dat die prestasieparameters van die transformer (soos leegbelastingverlies, belastingsverlies, kortsluitimpedans, kortsluitweerstandsmarg, ens.) gekonserveer word, gekombineer met die huidige grondstofpryse (die markprys van bloot koper is ongeveer 70 000 yuan per ton, en die markprys van bloot aluminiu is ongeveer 20 000 yuan per ton), kan die hoofmateriaalkoste van transformers wat aluminiuwindings gebruik meer as 20% bespaar word in vergelyking met dié wat koperwindings gebruik.

Hier volg 'n spesifieke vergelyking met 'n SZ20-50000/110-NX2 kragtransformer as voorbeeld.

Uit die bogenoemde vergelykingsresultate kan jy sien dat, op die voorwaarde dat dieselfde prestasieparameters verseker word, vir 'n 50MVA/110kV dubbelwinding Klasse II energie-effektiewe kragtransformer, is die koste van die aluminiuwinging ongeveer 23.5% laer as dié van die koperwinging, en die kosteverlaaging is baie beduidend.

Kwalitatiewe Vergelyking van Prestasie

Die kwalitatiewe vergelyking van die hoofprestaties van kragtransformers met aluminiuwindings en koperwindings word in die volgende aspekte verdeel:

3.1 Leegbelastingverlies

Die grootte van die ijserkern van die aluminiuwinging-transformer is relatief groot. Om dieselfde leegbelastingverlies te verseker, kan dit deur die magneetvloeddigheid of die diameter van die ijserkern gepas te verminder, of deur silisiumstaalplaatjies met laer eenheidsverlies te kies, bereik word.

3.2 Belastingsverlies

Aangesien die weerstand van aluminiuleiders ongeveer 1.63 keer dié van koperleiers is, om dieselfde belastingsverlies te verseker, word die stroomdigtheid van aluminiuwinging-leiders gewoonlik verminder.

3.3 Kortsluitweerstand

Onder die omstandighede van konvensionele kortsluitimpedans en 'n nommerkapasiteit onder 100MVA, as die ontwerp redelik is, kan die aluminiuwinging-transformer ook voldoende kortsluitkapasiteit hê. Wanneer egter die nommerkapasiteit van die transformer bo 100MVA is of die impedans aansienlik laag is, kan die aluminiuwinging-transformer die kenmerk van onvoldoende kortsluitweerstand vertoon.

3.4 Isolasiemarg

Geeënskuldig die algemeen groter grootte van die aluminiuleidermaat en die groter leiderradius, sal die aluminiuwinging 'n meer eenvormige elektriese veld verkry in vergelyking met die koperwinging. Onder dieselfde hoofisolasiedistansie van die winding en oliegapdeling, sal daar 'n groter hoofisolasiemarg wees. Vanuit die perspektief van die longitudinale isolasie van die winding, beteken die groter grootte van die aluminiuleider 'n groter interturn-kapasiteit, wat ook meer bevorderlik is vir die verspreiding van die golfproses. Dit is die basiese beginsel wat aluminiuwingings veral geskik maak vir hoëspanningstransformers.

3.5 Temperatuurstygvlak

Geeënskuldig die algemeen groter grootte van die aluminiuleidermaat, sal die aluminiuwinging-transformer 'n groter warmteafgifoppervlak hê in vergelyking met die koperwinging-transformer. Op die voorwaarde van dieselfde warmtebron, sal 'n laer koper-olie temperatuurstyg verkry word. Bovendien, aangesien die vel-effek van die aluminiuleider aansienlik swakker is as dié van die koperwinging en die wervelstrooomverlies kleiner is, sal die aluminiuwinging 'n laer warmtepunttemperatuurstyg hê.

3.6 Oorlast en Lewensduur

Geeënskuldig die swakker vel-effek van die winding self en die laer warmtepunttemperatuurstyg, sal die aluminiuwinging-transformer onder dieselfde omstandighede 'n langer lewensduur en sterker oorlastkapasiteit hê.

4 Opsomming

Op die voorwaarde dat dieselfde prestasieparameters verseker word, volgens die huidige markpryse van koper en aluminiu, verlaag kragtransformers met aluminiuwindings die koste in die algemeen met meer as 20% in vergelyking met dié met koperwindings. Objektief gesproke in tegnologiese terme, behalwe vir die kortsluitweerstand, is die algehele prestasie van kragtransformers met aluminiuwindings ongetwyfeld algeheel vooraan in vergelyking met dié met koperwindings.

Fundamenteel gesproke, lê die beperkte toepassing van kragtransformers met aluminiuwindings nie in hoëspanning, maar in groot kapasiteit. Essensieel gesproke, lê dit in die natuurlike onvoldoende opbrengssterkte van aluminiuleiders, wat dit inherente moeilik maak om die kortsluitweerstand van sommige grootkapasiteit- of lae-impedansiekragtransformers te bevredig. Die verskyning van leiers vir aluminiulegering-transformerwindings is presies 'n poging om hierdie probleem op te los.

Echter, deur die kortsluitimpedans van kragtransformers te verhoog, kan hierdie probleem vinnig opgelos word. Na die verhoging van die kortsluitimpedans van kragtransformers, sal die kortsluitstroom verminder. Selfs vir grootkapasiteit (soos bo 180MVA) kragtransformers, kan die kortsluitweerstand van aluminiuwindings nie langer 'n beperkende probleem wees nie.