Алуминиум спротивно на мед во витчињата на електричните трансформатори: Споредба на цена и перформанси

Сега, трговската цена на бакарот останува висока, колебајќи се во опсег од 70.000 до 80.000 јуана по тон. Според тоа, цената на алуминиумот останува ниска, колебајќи се во опсег од 18.000 до 20.000 јуана по тон. За електричните трансформатори, замената на бакарни намотки со алуминиумски намотки во дизајнот без сумња значително ќе намали материјалните трошоци на производите, донесувајќи значителни трошковни заштити на крајните корисници.

Долго време, во индустријата широко се верувало дека алуминиумските намотки можат да се користат само во електрични трансформатори со напонска ниво од 35кВ и подолу. Всушност, ова е голема превртувачка. Во факт, алуминиумските намотки можат да изразат поголеми предности кога се применуваат во високонапонски електрични трансформатори. Настояниот фактор што го ограничува популаризацијата и примената на алуминиумски намотки е тоа што отпорната сила на алуминиумските проводници моментално може да стигне само до околу 70МПа, што може да доведе до недостаточна капацитет за оддржување на кратко поврзување на намотките на трансформаторот во некои сценарија.

1. Тековна ситуација и стандарди
1.1 Тековна ситуација на алуминиумските намотки трансформатори

Надворешно, алуминиумските намотки трансформатори се широко користат во областа на распределбените трансформатори и имаат мал број на примените во главните трансформатори. Во Кина, иако алуминиумските намотки се применети во распределбените трансформатори, главните трансформатори со напонско ниво од 110кВ до 1000кВ до сега не се легално применети.

1.2 Соодветни стандарди за алуминиумски намотки трансформатори

И меѓународниот стандарт IEC и националниот стандарт GB јасно дозволуваат електричните трансформатори да користат бакар или алуминиум како материјал за проводници на намотките. Поминувајќи на тоа, Министерството за енергија издаде индустријски стандарди за алуминиумски намотки трансформатори во јануари 2016 година, вклучувајќи Технички параметри и барања за 6кВ～35кВ маслено-заливени алуминиумски намотки распределбени трансформатори и Технички параметри и барања за 6кВ～35кВ суво-тип алуминиумски намотки трансформатори. Ова целосно покажува дека, од гледна точка на стандардите, примената на алуминиумски намотки трансформатори е легална.

2. Количествено споредба на трошоци

Според конвенционалната дизајнерска искуства, при услов да се осигураат согласни параметри на перформансата на трансформаторот (како што се загубата на празен, загубата на термин, краткоповрзувањето на импедансата, маржината на капацитетот за оддржување на краткоповрзување, итн.), комбинирани со тековните цени на сурови материјали (тржишната цена на гол бакар е околу 70.000 јуана по тон, а тржишната цена на гол алуминиум е околу 20.000 јуана по тон), главните материјални трошоци на трансформаторите кои користат алуминиумски намотки можат да се заштитат над 20% поради тие кои користат бакарни намотки.

Спесификацијата на конкретната споредба со примерот на SZ20-50000/110-NX2 електричен трансформатор.

Од горенаведените резултати на споредба, може да се види дека, при услов да се осигураат исти параметри на перформансата, за 50MVA/110kV двојна намотка класа II енергетски ефикасен електричен трансформатор, цената на алуминиумската намотка е околу 23,5% помала од цената на бакарната намотка, и ефектот на намалување на трошоците е многу значаен.

Квалитативна споредба на перформансата

Квалитативната споредба на главните перформанси на електрични трансформатори со алуминиумски намотки и бакарни намотки се делат на следните аспекти:

3.1 Загуба на празен

Големината на железната јадра на трансформаторот со алуминиумска намотка е относително голема. За да се осигура иста загуба на празен, тоа може да се постигне со соодветно намалување на магнетната флукс густина или дијаметарот на железната јадра или со избор на силецумски листови со помала единична загуба.

3.2 Загуба на термин

Бидејќи отпорността на алуминиумските проводници е околу 1,63 пати повеќе од таа на бакарните проводници, за да се осигура иста загуба на термин, обично се намалува густината на стројот на алуминиумските намотки.

3.3 Капацитет за оддржување на краткоповрзување

Под условите на конвенционалната краткоповрзување импеданса и номинална капацитет под 100MVA, сѐ додека дизајнот е разумен, трансформаторот со алуминиумска намотка исто така може да има доволен капацитет за оддржување на краткоповрзување. Меѓутоа, кога номиналниот капацитет на трансформаторот е над 100MVA или импедансата е значително ниска, трансформаторот со алуминиумска намотка може да покаже карактеристика на недостаточен капацитет за оддржување на краткоповрзување.

3.4 Маржина на изолација

Заблагодарени на генерално големата големина на алуминиумскиот проводник и големия радиус на закривување на проводника, алуминиумската намотка ќе добие подобро униформно електрично поле во споредба со бакарната намотка. Под истиот главен изолативен растојание на намотката и поделба на масло размак, ќе има подобар главен изолативен маржин. Во однос на лонгитудиналната изолација на намотката, големата големина на алуминиумскиот проводник значи поголема междумоточна капацитет, што исто така е подобра за дистрибуција на волнови процеси. Ова е основниот принцип што прави алуминиумските намотки особено прифатливи за високонапонски трансформатори.

3.5 Ниво на температурско повишување

Заблагодарени на генерално големата големина на алуминиумскиот проводник, трансформаторот со алуминиумска намотка ќе има подолга површина за испуштање на топлина во споредба со трансформаторот со бакарна намотка. При услов да е иста изворна топлина, ќе се добие нижо температурско повишување на бакар-масло. Поминувајќи на тоа, бидејќи ефектот на кожата на алуминиумскиот проводник е значително слаб и едвината губиток е помал, алуминиумската намотка ќе има нижо температурско повишување на топла точка.

3.6 Претермана и временско живот

Заблагодарени на слабиот ефект на кожата на самата намотка и нижото температурско повишување на топла точка, при исти услови, трансформаторот со алуминиумска намотка ќе има подолг временски живот и подобра капацитет за претермана.

4 Заклучок

При услов да се осигураат исти параметри на перформансата, според тековните тржишни цени на бакар и алуминиум, електричните трансформатори со алуминиумски намотки генерално намалуваат трошоците над 20% во споредба со тие со бакарни намотки. Објективно зголемено од технологијата, освен капацитетот за оддржување на краткоповрзување, комплексната перформанса на електричните трансформатори со алуминиумски намотки е бесспорно комплетно водечка во споредба со тие со бакарни намотки.

Основно говорено, ограничената примената на електричните трансформатори со алуминиумски намотки не лежи во висок напон, туку во голема капацитет. Есенцијално, тоа лежи во природната недостаточност на отпорната сила на алуминиумските проводници, што го прави вештачко тешко да задоволи капацитетот за оддржување на краткоповрзување на некои големи капацитет или ниски импеданса електрични трансформатори. Појавата на проводници за намотки на алуминиумски сплавови трансформатори е точно обид да се реши овој проблем.

Меѓутоа, зголемувањето на краткоповрзувањето импеданса на електричните трансформатори може брзо да реши овој проблем. После зголемувањето на краткоповрзувањето импеданса на електричните трансформатори, краткоповрзувањето токот ќе биде намален. Дури и за големи капацитет (како што е над 180MVA) електрични трансформатори, капацитетот за оддржување на краткоповрзување на алуминиумските намотки можеби вече не е ограничуващ проблем.