Aluminium kontra Kupro en Enerĝtransformiloj: Komparo de Kosto kaj Presto

Ĉiujare la marktprezo de kupro restas alta, fluktuante en la amplekso de 70.000 ĝis 80.000 juanoj por tono. Kontraste, la prezo de aluminio restas malalta, atinganta la amplekson de 18.000 ĝis 20.000 juanoj por tono. Por potenco-transformiloj, anstataŭigi kuprajn vikojn per aluminiaj vikoj en la dizajno certe reduktos signife la materialan koston de la produktoj, portante grandajn kostoseparojn al finaj klientoj.

Longtempe oni ĝenerale kredis en la industrio, ke aluminiaj vikoj povas esti uzitaj nur en potenco-transformiloj kun volt-nivelo de 35kV kaj sube. Fakte, ĉi tio estas grava miskompreno. Efektive, aluminiaj vikoj povas montri pli grandajn avantajojn kiam ili estas aplikataj en alta-volta potenco-transformiloj. La vera faktoro, kiu vere limigas la popularigon kaj aplikon de aluminiaj vikoj, estas, ke la cedforto de aluminiaj konduktoroj nur povas atingi proksimume 70MPa nuntempe, kio povas kaŭzi insufiĉan ŝortraĵan rezistemon de transformilvikoj en iuj scenaroj.

1. Aktuala Situacio kaj Normoj
1.1 Aktuala Situacio de Aluminiaj Viktransformiloj

Malsupere, aluminiaj viktransformiloj estas larĝe uzitaj en la campo de distribuotransformiloj kaj havas malgrandan nombron da aplikoj en ĉeftransformiloj. En Ĉinio, kvankam aluminiaj vikoj jam estas aplikitaj en distribuotransformiloj, ĉeftransformiloj kun volt-nivelo de 110kV ĝis 1000kV ankoraŭ ne estas legalaj por apliki.

1.2 Relevaj Normoj por Aluminiaj Viktransformiloj

Kaj la internacia normo IEC kaj la nacia normo GB klare permesas, ke potenco-transformiloj uzu kupron aŭ aluminion kiel konduktormaterio por vikoj. Krome, en januaro 2016, la Nacia Energia Administracio eldonis industrian normon por aluminiaj viktransformiloj, inkluzive Teknikaj Parametroj kaj Postuloj por 6kV～35kV Olemitaj Aluminiaj Vikdistribuotransformiloj kaj Teknikaj Parametroj kaj Postuloj por 6kV～35kV Sekvecaj Aluminiaj Viktransformiloj. Tio plene indikas, ke, el la perspektivo de normoj, la apliko de aluminiaj viktransformiloj estas legala.

2. Kvanta Kostkomparo

Laŭ konvenciaj dizajnesperiencoj, sub la kondiĉo de garantio de konsistenta transformilparametro (kiel senŝargaperdo, ŝargaperdo, ŝortraĵimpedanco, marĝeno de ŝortraĵrezisteco, ktp.), kombinita kun la aktuala matenprezo (la marktprezo de nuda kupro estas proksimume 70.000 juanoj por tono, kaj la marktprezo de nuda aluminio estas proksimume 20.000 juanoj por tono), la ĉefa materiala kostumo de transformiloj uzantaj aluminiajn vikojn povas esti pli ol 20% pli malalta ol tiu de transformiloj uzantaj kuprajn vikojn.

Jen specifa komparo kun potenco-transformilo SZ20-50000/110-NX2 kiel ekzemplo.

El la supre menciitaj komparresultoj oni povas vidi, ke, sub la kondiĉo de garantio de samaj performancparametroj, por 50MVA/110kV duobla-vika II-a energiekonoma potenco-transformilo, la kostumo de la aluminia viko estas proksimume 23,5% pli malalta ol tiu de la kupra viko, kaj la efekto de kostredukto estas tre signifa.

Kvalitativa Komparo de Performanco

La kvalitativa komparo de la ĉefaj performancoj de potenco-transformiloj kun aluminiaj vikoj kaj kupraj vikoj estas dividita en la jenajn aspektojn:

3.1 Senŝargaperdo

La grandeco de la fer-magneta kerno de la aluminia viktransformilo estas relative granda. Por garantii la saman senŝargaperdon, ĝi povas esti atingita per taŭga reduktado de la magnetflua dencero aŭ la diametro de la fer-magneta kerno aŭ elektado de siliciuma ferplato kun pli malalta unueca perdo.

3.2 Ŝargaperdo

Ĉar la rezistanco de aluminiaj konduktoroj estas proksimume 1,63 fojojn tiu de kupraj konduktoroj, por garantii la saman ŝargaperdon, la ĉurdenso de la aluminiaj vikokonduktoroj estas ĝenerale reduktata.

3.3 Ŝorttraĵrezisteco

Sub la kondiĉoj de konvencia ŝorttraĵimpedanco kaj nombrata kapacito sub 100MVA, tiel longe kiel la dizajno estas racia, la aluminia viktransformilo ankaŭ povas havi sufiĉan ŝorttraĵkapablon. Tamen, kiam la nombrata kapacito de la transformilo estas super 100MVA aŭ la impedanco estas signife malalta, la aluminia viktransformilo povas montri la karakteron de insufiĉa ŝorttraĵrezisteco.

3.4 Izoladmarĝeno

Pro la ĝenerale pli granda grandeco de la aluminia konduktorodimensio kaj la pli granda konduktorakurbo, la aluminia viko ricevos pli egalajn elektrajn kampon kompare kun la kupra viko. Sub la sama ĉefa izoladodistanco de la viko kaj olea divido, estos pli granda ĉefa izoladmarĝeno. En terminoj de la longitudinala izolado de la viko, la granda grandeco de la aluminia konduktoro signifas pli grandan interturnan kapaciton, kio ankaŭ estas pli favora por la distribuo de la undoperproceso. Tio estas la baza principo, kiu faras aluminiajn vikojn aparte taŭgajn por alta-voltaj transformiloj.

3.5 Temperaturmontono

Pro la ĝenerale pli granda grandeco de la aluminia konduktorodimensio, la aluminia viktransformilo havos pli grandan varmaldisan surfacion kompare kun la kupra viktransformilo. Sub la sama varmfonto, pli malalta kupro-olea temperaturmontono estos atingita. Krome, ĉar la efekto de la skinefekto de la aluminia konduktoro estas signife pli malforta ol tiu de la kupra viko kaj la turbulfluoperdo estas pli malgranda, la aluminia viko havos pli malaltan varmkvanton.

3.6 Superŝargo kaj Uzeblvivo

Pro la pli malforta efekto de la skinefekto de la viko mem kaj la pli malalta varmkvanto, sub la sama kondiĉo, la aluminia viktransformilo havos pli longan uzeblvivon kaj pli fortan superŝargkapablon.

4 Resumo

Sub la kondiĉo de garantio de samaj performancparametroj, laŭ la aktuala marktprezo de kupro kaj aluminio, potenco-transformiloj kun aluminiaj vikoj ĝenerale reduktas la kostumon pli ol 20% kompare kun tiuj kun kupraj vikoj. Objektive parolante teknike, escepte de la ŝorttraĵrezisteco, la kompleta performanco de potenco-transformiloj kun aluminiaj vikoj estas senkonteste pli bona ol tiu de tiuj kun kupraj vikoj.

Fundamentale parolante, la limigita apliko de potenco-transformiloj kun aluminiaj vikoj ne kuŝas en alta volto, sed en granda kapacito. Esence, ĝi kuŝas en la natura malkovro de la cedforto de aluminiaj konduktoroj, farante ĝin nature malfacile atingi la ŝorttraĵrezistecan postulon de kelkaj grandkapacitaj aŭ malaltimpedancaj potenco-transformiloj. La apero de konduktoroj por aluminialega transformilo estas precize provo solvi ĉi tiun problemon.

Tamen, la altigo de la ŝorttraĵimpedanco de potenco-transformiloj povas rapide solvi ĉi tiun problemon. Post la altigo de la ŝorttraĵimpedanco de potenco-transformiloj, la ŝorttraĵa korento estos malpliigita. Eĉ por grandkapacitaj (kiel super 180MVA) potenco-transformiloj, la ŝorttraĵrezisteco de aluminiaj vikoj povas ne plu esti limiga problemo.