Aluminium vs Copper Windings in Power Transformers: Cost & Performance Comparison Bendîna Aluminium û Copper da Transformerên Gewra: Pêşkeftina û Piramîna Costan

Hişêra, nirxa bahaî ya meskînê di serbazarê de ye dûr yê bilind û li navbera 70,000 der 80,000 yuan per ton da dîsa. Li gorîna wê, nirxa alûminîyê tewr pêcik e û li navbera 18,000 der 20,000 yuan per ton da dîsa. Ji bo transformatorkanên ênirxî, biguherîna rûndanan yên meskî bi rûndanan yên alûminîyê di projeyê de hesab dikare ku hêsan material cost yên piramendekanê werbigire, ku pelanên paşîn ji bo mijarên nîştman bikin.

Biyarî deman, piştgirîkirin di industriyê de ku rûndanan alûminîyê tenha di transformatorkanên ênirxî yên ku divê tevahiyên voltage an jê 35kV ne hatine bikaranîn. Gerçi ku vê girîngî yek xalat mezin e. Di wiriyê de, rûndanan alûminîyê dikarin destpêkî zêdetir bigihin wan di transformatorkanên ênirxî yên tevahiyên voltageya bilind de bikaranîn. Tirîgên herêmserandin û bikaranîna rûndanan alûminîyê guhertina ku dikarin ji bo tevahiyên voltageya bilind hatine bikaranîn dike ku di dema nuha de daya girtina alûminîyê tenha lê din 70MPa digere, ku dikare ku di çend şertan de daya girtina rûndanan transformatorkanê bese.

1. Vegera Cihan û Standardên Berdewam
1.1 Vegera Transformatorkanên Rûndana Alûminî

Dereweş, transformatorkanên rûndana alûminî yek bikaranînên berbiyar hene di sazan transformatorkanên distribûsyonê de û hene bikaranînên kef der sazan transformatorkanên sernav. Di Çînê de, ewerê rûndanan alûminî hatine bikaranîn di transformatorkanên distribûsyonê de, lê transformatorkanên sernav yên ku tevahiya voltageyan 110kV der 1000kV ne hatine bikaranîn.

1.2 Standardên Berdewam yên Transformatorkanên Rûndana Alûminî

Standardên nasional IEC û GB herduke ya qulî kirin ku transformatorkanên ênirxî dikarin bi meskî û alûminî bikaranîn bimînin materialên diravdanê yên rûndanan. Di weha January 2016 de, Administra Sivên Enerjî Nasyonal standardekan industriyayê yên transformatorkanên rûndana alûminî hatiye nusandînin, ku guhertin Technical Parameters and Requirements for 6kV～35kV Oil-immersed Aluminum Winding Distribution Transformers û Technical Parameters and Requirements for 6kV～35kV Dry-type Aluminum Winding Transformers. Ev dest dike ku, ji rêza standard, bikaranîna transformatorkanên rûndana alûminî legal e.

2. Pirsgirêka Cost-ê Qantitativ

Li viriya tajribeya disegnê konvansîyonel, li serê xebitiya ku parametreyên performansa transformatorkan (wisa loss, load loss, short-circuit impedance, short-circuit withstand capacity margin, etc.) yekbûn bimîne, di viriya nirxên materialên raw (nirxa bahaî ya meskî nake biriye 70,000 yuan per ton, û nirxa bahaî ya alûminî nake biriye 20,000 yuan per ton), material cost-ê sernav transformatorkanên bikaranîna rûndanan alûminî dikare ku ji 20% ra berbikin ji bo transformatorkanên bikaranîna rûndanan meskî.

Di navbera ku hûn dîtin, pirsgirêka taybetî bi transformatora SZ20-50000/110-NX2.

Li viriya pirsgirêka taybetî, li serê xebitiya ku parametreyên performansa yekbûn bimîne, ji bo transformatorkanên ênirxî sernav II energy-efficient power transformer 50MVA/110kV, cost-ê rûndana alûminî dikare ku ji 23.5% ra berbikin ji bo rûndana meskî, û efekt-ê cost-ê werbigire heba be.

Pirsgirêka Qualitative yên Performansa

Pirsgirêka qualitative yên performansên sernav transformatorkanên bikaranîna rûndanan alûminî û meskî dibînin di navbera navneteyên:

3.1 No-load Loss

Mezinahiya core-ê transformatorkanên rûndana alûminî yek mezin e. Ji bo xebitina no-load loss-ê yekbûn, dikare ku bi kerdanê tevahî density-ê magnetic û diameter-ê core-ê û hilbijartinê silicon steel sheets yên ku unit loss-ê pêcik bimîne.

3.2 Load Loss

Ji bo ku resistivity-ê conductor-ê alûminî yek 1.63 times meskî e, ji bo xebitina load loss-ê yekbûn, current density-ê conductor-ê rûndana alûminî dikare ku berbikin.

3.3 Short-circuit Withstand Capacity

Li şertên impedance-ê short-circuit ênî û rated capacity-ê ji 100MVA, herdemê ku disegn-ê wekheviyê, transformatorkanên rûndana alûminî dikarin ku daya girtina short-circuit ênî hene. Lê, ji bo rated capacity-ê transformatorkanên ji 100MVA der û impedance-ê pêcik bimîne, transformatorkanên rûndana alûminî dikare ku daya girtina short-circuit ênî bese.

3.4 Insulation Margin

Ji bo ku gauge-ê conductor-ê alûminî yek mezin e û radius-ê curvature-ê conductor-ê mezin e, rûndana alûminî dikare ku electric field-ê yek uniform bimîne ji bo rûndana meskî. Li serê main insulation distance-ê rûndanan û oil gap division, dikare ku margin-ê main insulation ênî hene. Ji bo longitudinal insulation-ê rûndanan, gauge-ê mezin conductor-ê alûminî dikare ku inter-turn capacitance-ê mezin bimîne, ku ji bo distribution-ê wave process ênî hene. Ev yek prinsip basic e ku transformatorkanên rûndana alûminî ji bo transformatorkanên high-voltage taybet e.

3.5 Temperature Rise Level

Ji bo ku gauge-ê conductor-ê alûminî yek mezin e, surface-ê heat dissipation-ê transformatorkanên rûndana alûminî dikare ku mezin bimîne ji bo transformatorkanên rûndana meskî. Li serê xebitiya heat source-ê yekbûn, temperature rise-ê copper-oil dikare ku pêcik bimîne. Dibeji ku skin effect-ê conductor-ê alûminî yek pêcik e ji bo rûndana meskî û eddy current loss-ê pêcik bimîne, rûndana alûminî dikare ku hot-spot temperature rise-ê pêcik bimîne.

3.6 Overload û Service Life

Ji bo ku skin effect-ê rûndanan ênî pêcik e û hot-spot temperature rise-ê pêcik bimîne, li serê şertên yekbûn, transformatorkanên rûndana alûminî dikarin ku service life-ê mezin bimîne û overload capacity-ê zêdetir bimîne.

4 Resen

Li serê xebitiya ku parametreyên performansa yekbûn, li viriya nirxên meskî û alûminî, transformatorkanên bikaranîna rûndanan alûminî dikarin ku cost-ê ji 20% ra berbikin ji bo transformatorkanên bikaranîna rûndanan meskî. Ji rêza teknoloji, ji bo her parastnayê, ji bo daya girtina short-circuit, performansa comprehensive-ê transformatorkanên bikaranîna rûndanan alûminî yek leading hene.

Di navbera ku application-ê transformatorkanên rûndana alûminî yek limited e, li viriya tevahiyên voltage, di viriya capacity-ê mezin. Li viriya daya girtina natural-ê conductor-ê alûminî, dikare ku daya girtina short-circuit-ê transformatorkanên capacity-ê mezin û impedance-ê pêcik bese. Emergence-ê conductor-ê aluminum alloy transformatorkanên rûndanan dikare ku ji bo solution-ê vê problemê bike.

Lê, increasing-ê impedance-ê short-circuit-ê transformatorkanên dikare ku vê problemê çareserkirin. Li viriya increasing-ê impedance-ê short-circuit-ê transformatorkan, current-ê short-circuit dikare ku berbikin. Ji bo transformatorkanên capacity-ê mezin (wisa above 180MVA), daya girtina short-circuit-ê rûndanan alûminî dikare ku ji problem-ê restricting bese.