Aluminium kontra Copper sa mga Windings sa Power Transformers: Paghatag og Komparyasyon sa Gasto ug Performance

Kini, ang presyo sa merkado sa tanso mahimong pausab, nag-ugmad sa rango gikan sa 70,000 hangtod sa 80,000 yuan bawat tonelada. Sa kabalaka, ang presyo sa aluminio mahimong mubo, nagdumala sa rango gikan sa 18,000 hangtod sa 20,000 yuan bawat tonelada. Alang sa mga transpormador sa kuryente, ang pagpuli sa mga winding nga gihimo sa tanso ngadto sa mga winding nga gihimo sa aluminio sa disenyo mahimong sigurado mobag-o sa materyales nga kos ngadto sa produkto, naghatag og dako nga pagtabas sa mga end customers.

Sa dugay na panahon, giwala sa industriya nga ang mga winding nga gihimo sa aluminio makagamit lamang sa mga transpormador sa kuryente nga adunay lebel sa kuryente nga 35kV o mas basa. Tuyom, kini usa ka dako nga pangutana. Sa realidad, ang mga winding nga gihimo sa aluminio mahimong magbutang og mas dako nga abilidad kon gamiton sa mga mataas nga kuryente nga mga transpormador. Ang core factor nga nag-restrict sa paggamit ug pagpopular niini mao ang yield strength sa mga conductor nga gihimo sa aluminio nga kasagaran makahuman sa 70MPa, kasagaran wala kahuman sa short-circuit withstand capacity sa mga winding sa transpormador sa pipila ka scenario.

1. Kasinatian ug Standards
1.1 Kasinatian sa Mga Transpormador nga Gihimo sa Aluminio

Sa uban, ang mga transpormador nga gihimo sa aluminio makagamit sa daghang lugar sa mga distribution transformers ug may dugang kaunti nga aplikasyon sa main transformers. Sa Tsina, bagama ang mga winding nga gihimo sa aluminio nagsugod sa paggamit sa mga distribution transformers, ang main transformers nga adunay lebel sa kuryente nga 110kV hangtod sa 1000kV wala pa legal nga naggamit.

1.2 Relevante Standards para sa Mga Transpormador nga Gihimo sa Aluminio

Ang international standard IEC ug national standard GB gibantog nga molupig ang mga power transformers nga mogamit og tanso o aluminio isip materyales sa mga winding. Sa labaw pa, ang National Energy Administration midala og industry standards para sa mga transpormador nga gihimo sa aluminio sa Enero 2016, kinahanglan Technical Parameters and Requirements for 6kV～35kV Oil-immersed Aluminum Winding Distribution Transformers ug Technical Parameters and Requirements for 6kV～35kV Dry-type Aluminum Winding Transformers. Kini gibantog nga, gikan sa perspective sa standard, ang paggamit sa mga transpormador nga gihimo sa aluminio maoy legal.

2. Quantitative Cost Comparison

Batasan sa regular nga disenyo experience, sa kondisyon nga walay pagbag-o sa performance parameters sa transpormador ( sama sa no-load loss, load loss, short-circuit impedance, short-circuit withstand capacity margin, etc.), gisulbaron sa kasamtangan nga raw material prices (ang market price sa bare copper mahimong 70,000 yuan bawat ton, ug ang market price sa bare aluminum mahimong 20,000 yuan bawat ton), ang primary material cost sa mga transpormador nga gihimo sa aluminio makatabas ngadto sa mas 20% kumpara sa mga gihimo sa tanso.

Ania ang espesipiko nga pagkumpara sa SZ20-50000/110-NX2 power transformer isip ektsemplo.

Makita gikan sa resulta sa pagkumpara nga, sa kondisyon nga walay pagbag-o sa performance parameters, para sa 50MVA/110kV double-winding Class II energy-efficient power transformer, ang kos sa aluminio winding mahimong 23.5% mas basa kumpara sa tanso winding, ug ang effect sa pagtabas mahimong dako.

Qualitative Comparison of Performance

Ang qualitative comparison sa primary performances sa mga power transformers nga gihimo sa aluminio ug tanso nahimong pulto:

3.1 No-load Loss

Ang size sa iron core sa transpormador nga gihimo sa aluminio mahimong dako. Aron masiguro ang parehas nga no-load loss, mahimo kini pultogan pinaagi sa pagbawas sa magnetic flux density o diameter sa iron core o pagpili sa silicon steel sheets nga adunay mas basa nga unit loss.

3.2 Load Loss

Tungod kay ang resistivity sa aluminio conductor mahimong 1.63 times sa tanso conductor, aron masiguro ang parehas nga load loss, ang current density sa aluminio winding conductor mahimong gamayon.

3.3 Short-circuit Withstand Capacity

Sa conditions sa regular nga short-circuit impedance ug rated capacity below 100MVA, as long as ang disenyo maoy reasonable, ang aluminio-winding transformer makapuyo og sufficient short-circuit capacity. Pero, kon ang rated capacity sa transpormador mahimong 100MVA or higher o ang impedance mahimong dako kaayo, ang aluminio-winding transformer mahimong magpakita og characteristic nga insufficient short-circuit withstand capacity.

3.4 Insulation Margin

Tungod kay ang size sa aluminio conductor gauge mahimong dako ug ang radius sa conductor curvature mahimong dako, ang aluminio winding makakuha og mas uniform nga electric field kumpara sa tanso winding. Sa same nga main insulation distance sa winding ug oil gap division, mahimong mas dako ang main insulation margin. Sa longitudinal insulation sa winding, ang dako nga size sa aluminio conductor mahimong mas dako nga inter-turn capacitance, kini mas advantageous sa distribution sa wave process. Kini ang basic principle nga gitawag nga ang aluminio windings makapuyo sa high-voltage transformers.

3.5 Temperature Rise Level

Tungod kay ang size sa aluminio conductor gauge mahimong dako, ang aluminio-winding transformer makapuyo og mas dako nga heat dissipation surface kumpara sa tanso-winding transformer. Sa same nga heat source, mahimong mas basa ang copper-oil temperature rise. Sa labaw pa, tungod kay ang skin effect sa aluminio conductor mahimong dako kaayo sa tanso winding ug ang eddy current loss mahimong gamay, ang aluminio winding mahimong mas basa nga hot-spot temperature rise.

3.6 Overload and Service Life

Tungod kay ang weaker skin effect sa winding mismo ug ang mas basa nga hot-spot temperature rise, sa same nga conditions, ang aluminio-winding transformer makapuyo og mas dako nga service life ug mas stronger overload capacity.

4 Summary

Sa condition nga walay pagbag-o sa performance parameters, batasan sa kasamtangan nga market prices sa tanso ug aluminio, ang mga power transformers nga gihimo sa aluminio makatabas ngadto sa mas 20% kumpara sa mga gihimo sa tanso. Sa teknikal nga aspect, bisan unsa, ang comprehensive performance sa mga power transformers nga gihimo sa aluminio mahimong leading kumpara sa mga gihimo sa tanso, except sa short-circuit withstand capacity.

Fundamentally speaking, ang limited application sa mga power transformers nga gihimo sa aluminio wala naka-base sa mataas nga voltage, apan sa large capacity. Essentially, mahimong natural insufficiency sa yield strength sa aluminio conductors, making it inherently difficult to meet the short-circuit withstand capacity of some large-capacity or low-impedance power transformers. The emergence of conductors for aluminum alloy transformer windings is precisely an attempt to solve this problem.

Pero, ang pag-increase sa short-circuit impedance sa power transformers mahimong quick solution sa problema. Matapos ang pag-increase sa short-circuit impedance sa power transformers, ang short-circuit current mahimong mapagkamot. Bisag unsa, para sa large-capacity (such as above 180MVA) power transformers, ang short-circuit withstand capacity sa aluminio winding wala na mohatag og problema.