Alúmíníum gegn kopar í orkuþrautum: Kostnaður og afköst samanburður

Nú er markaðsverð kopars hátt og svarar í bili á milli 70.000 til 80.000 yuan fyrir tonnu. Í mótsögn við þetta er verði alúmíníð lágt, sem hækkar ekki oftar en 18.000 til 20.000 yuan fyrir tonnu. Fyrir raforkutrafl, mun skipta um kopara spennu með alúmíníspennu í hönnuninni án efa lágmarka virðis af vöruverði, sem myndar stórt kostnaðarspar fyrir endanotendur.

Langtímabundin trúdómur í bransanum hefur verið að alúmíníspennur geti einungis verið notaðar í raforkutrafl með spenna á 35kV eða lægri. Þetta er í raun mikil villur. Alúmíníspennur geta haft fleiri kosti þegar notuð í háspennaðum raforkutraflum. Raunverulegur takmarkandi þáttur fyrir víðtæk notkun alúmíníspenna er að útbrotstöðugleiki alúmíníleiða ná í allt að um 70MPa, sem gæti valdið ónógum útbrotstöðugleika spennu í sumum tilvikum.

1. Staðreyndir og staðlar
1.1 Staðreyndir um alúmíníspennu raforkutrafl

Á öðrum löndum eru alúmíníspennu raforkutrafl víðtæklega notað í dreifitraflum og hafa nokkrar aðstæður fyrir að nota í aðaltraflum. Í Kína, þrátt fyrir að alúmíníspennur séu nú notuð í dreifitraflum, hafa aðaltrafl með spenna á 110kV til 1000kV ekki orðið lagalega notuð.

1.2 Staðlar fyrir alúmíníspennu raforkutrafl

Bæði alþjóðlegar staðlar IEC og landsins GB leyfa raforkutrafl til að nota kopar eða alúmíní sem leiðamál fyrir spennur. Auk þess, gerði Orkustofnun landsins fyrirtækja staðla fyrir alúmíníspennu raforkutrafl í janúar 2016, meðal annars Tækniupplýsingar og kröfur fyrir olíuvatnsmikluð alúmíníspennu dreifitrafl 6kV～35kV og Tækniupplýsingar og kröfur fyrir torra alúmíníspennu trafl 6kV～35kV. Þetta bendir á að frá stöðluðum sjónarhorni er notkun alúmíníspennu raforkutrafla lagaleg.

2. Kostnaðarsamantekt

Eftir venjulegri hönnunarreynslu, með tilliti til að tryggja sömu stillingar raforkutrafls (líkt og lausleys tap, hleðslutap, stöðutap, margföldun á stöðutapi, o.s.frv.), samanburður með núverandi rafefnisverðum (markaðsverði nakins kopars er um 70.000 yuan fyrir tonnu, og markaðsverði nakins alúmínís er um 20.000 yuan fyrir tonnu), má spara yfir 20% á aðalvöruverði raforkutrafls með alúmíníspennu í samanburði við koparspenna.

Hér fylgir sérstakt samanburður með SZ20-50000/110-NX2 raforkutrafl sem dæmi.

Sjá má af ofangreindum niðurstöðum að, með tilliti til að tryggja sömu stillingar, fyrir 50MVA/110kV tvöspenna II flokkur orkuhagkvæmt raforkutrafl, er kostnaður alúmíníspennu um 23,5% lægri en koparspenna, sem bendir á stórt kostnaðarspar.

Kvalitatískur samanburður á afköstum

Kvalitatískur samanburður af helstu afköstum raforkutrafla með alúmíníspennu og koparspennu er uppdeilt í eftirfarandi atriði:

3.1 Lausleys tap

Stærð jarðar í alúmíníspennu raforkutrafl er stærri. Til að tryggja sömu lausleys tap, er hægt að minnka ferðarmagn eða þvermál jarðar eða velja silíciumblanda með lægri einingartap.

3.2 Hleðslutap

Þar sem viðmóti alúmíníleiða er um 1,63 sinnum meira en fyrir koparleiða, er hægt að minnka straumþéttleika alúmíníleiða til að tryggja sömu hleðslutap.

3.3 Stöðutöðugleiki við útbrot

Undir venjulegum stöðutap og með metnu kapasit 100MVA eða lægra, ef hönnunin er rétt, getur alúmíníspennu raforkutrafl haft nægjanlegt stöðutöðugleiki við útbrot. En ef metnu kapasit raforkutrafls er yfir 100MVA eða stöðutap er mjög lágt, gæti alúmíníspennu raforkutrafl birt stöðutöðugleika við útbrot sem er ónógur.

3.4 Töðugleiki við öryggi

Vegna stærri stærðar alúmíníleiða og stærri bogastærðar, mun alúmíníspennan fá jafnan hreyfingarfjölda í samanburði við koparspenna. Með sama aðal öryggisbil spennu og olíuvatnsbil, verður aðal öryggismargföldun stærri. Í hlutfalli við lengdarmarka spennu, stærri stærð alúmíníleiða merkir stærri bilamarka milli spennu, sem er líka betri fyrir dreifingu bólguferlis. Þetta er grunnreglan sem gerir alúmíníspennu einkennilegar fyrir háspennað raforkutrafl.

3.5 Hitastig

Vegna stærri stærðar alúmíníleiða, mun alúmíníspennu raforkutrafl hafa stærri hitaskiptisborð en koparspennu raforkutrafl. Með sama hitamengi, verður hitastig kopar-olíuvatns lægra. Þar að auki, vegna ljótari húðvirka alúmíníleiða og minni hvílfar tap, verður hitastig hæsta punkts í alúmíníspennu lægra.

3.6 Yfirbyrjun og notkunartími

Vegna ljótari húðvirka spennu og lægra hitastigs hæsta punkts, mun alúmíníspennu raforkutrafl hafa lengri notkunartíma og stærri yfirbyrjuðu töðugleika undir sömu skilyrðum.

4. Samanstilling

Með tilliti til að tryggja sömu stillingar, og samkvæmt núverandi markaðsverðum kopars og alúmínís, mun kostnaður raforkutrafls með alúmíníspennu vera um 20% lægri en raforkutrafl með koparspenna. Óhættu að segja í teknologíu, nema fyrir stöðutöðugleika við útbrot, er samþætta afköst raforkutrafls með alúmíníspennu ótvírætt fyrirfram áður en raforkutrafl með koparspenna.

Að grunni, takmarkað notkun raforkutrafla með alúmíníspennu er ekki fyrir háa spennu, heldur fyrir stóra metnu kapasit. Það er í raun að fyrir komið af stöðutöðugleika alúmíníleiða, sem gerir það erfitt að uppfylla stöðutöðugleika við útbrot sumra stóra metnu kapasit eða lágs stöðutaps raforkutrafla. Búningur alúmíníblöndu raforkutrafla er reynt að leysa þetta vandamál.

En aukning á stöðutapi raforkutrafla getur fljótt leyst þetta vandamál. Eftir aukningu á stöðutapi raforkutrafla, verður stöðustrauminn lægri. Jafnvel fyrir stóra metnu kapasit (líkt og yfir 180MVA) raforkutrafl, getur stöðutöðugleiki við útbrot alúmíníspennu ekki lengur verið takmarkandi vandamál.