UHV Transformer İmalatı: Yavaş Ama Dəqiq və Əhəmiyyətli
1. Genel Bakış
Ultra yüksek voltajlı (UHV) transformatorlar, modern enerji sistemlerinde temel ekipmandır. Voltaj derecelerini, karmaşık yapısını, hassas üretim süreçlerini ve kritik üretim tekniklerini anlamak, neden bir ülkenin enerji ekipmanı üretme yeteneğinin zirvesini temsil ettiklerini açıklar.
Voltaj Seviyesi Tanımı
"Ultra yüksek voltajlı transformator" terimi genellikle 1.000 kV veya daha yüksek AC iletim hatlarında veya ±800 kV veya daha yüksek DC iletim hatlarında kullanılan transformatorları ifade eder.
1.1 Teknik Arka Plan
Bu kadar yüksek voltajlı transformatorların geliştirilmesi, ulusal ekonomik ve enerji sektörünün büyümesi tarafından sürüklendi, uzun mesafe, yüksek kapasiteli ve düşük kayıplı enerji iletimine olanak tanımak amacıyla. Örneğin, 2010 yılına kadar Çin, 1.000 kV / 1.000 MVA UHV transformatorunu bağımsız olarak geliştirdi.
1.2 UHV in DC İletiminde
UHV teknolojisi HVDC (yüksek voltajlı doğrudan akım) iletiminde de eşit derecede kritiktir. Örneğin, ±1.100 kV UHV DC dönüştürücü transformator, Çin'in "Made in China 2025" ve "Belt and Road Initiative" stratejilerindeki ana ürünlerden biridir ve teknolojisi şimdi dünya lideri olarak kabul edilmektedir.
2. Ana Bileşenler
UHV transformatorları, oldukça karmaşık ve hassas yapıya sahiptir. Tipik yağlı UHV transformator örneği verilecek olursa, asıl şu bileşenlerden oluşur:
| Komponent | Funksiyalar və Xüsusiyyətlər |
| Dəmir Yükləmə | Bu, yüksək keyfiyyətli silis dəmir listlərinin lamine edilməsi ilə ana maqnitik mühərrikinin formalaşdırılması ilə həyata keçirilir. UHV transformatorları, zərər azaltmaq və nəqlin asanlaşdırılması üçün altı modullu bölünmüş yükləmə kimi innovativ strukturlar tətbiq edə bilər. |
| Sarglamalar | Bundan ibarətdir: yüksək qəbuledici sarglamalar və aşağı qəbuledici sarglamalar. Ümumiyyətlə, aşağı qəbuledici sarglama iç qatmanda, yüksək qəbuledici sarglama isə xarici qatmanda sarglanır. Bu, transformatorun voltajın çevrilməsini tamamlaması üçün əsas komponentdir. |
| İzolyasiya Sistemi | Bundan ibarətdir: sarglama izolyasyası, ara qat izolyasyası və transformator yağı. UHV transformatorları, kifayət qədər izolyasiya marjinini təmin etmək üçün çoxqatlı formalanmış bucaq həlləsi izolyasiya strukturu, sıxlıq tank duvar barjeri izolyasiya strukturu və s. kimi strukturları tətbiq edə bilər. |
| Yağ Tankı və Transformator Yağı | Yağ tankı dəmir yükləməni, sarglamaları və transformator yağını saxlayır; transformator yağı izolyasiya və soğutma funksiyasını yerinə yetirir. |
| Qəbuledici Tənzimləmə Qurğu | UHV transformatorları adətən qəbuledici tənzimləməsi üçün nötral nöqtədə yüklü şəkilləndirmə cihazı tətbiq edirlər və müstəqil xarici qəbuledici tənzimləmə rejiminə keçə bilərlər, yəni transformatorun əsas hissəsi və qəbuledici tənzimləmə kompensasiya transformator tankı ayrı-ayrı yerləşdirilir. |
| Soğutma Sistemi | Bu, işləmə zamanı yaranan istiliyi dağıtır. UHV transformatorları, istilik dağılışını optimallaşdırmaq üçün çoxkanallı gövdə istilik dağılış strukturu və yeni dəmir yükləmə elmi yağ keçid strukturu kimi inkişaf etmiş dizaynlara keçə bilər. |
| Koruma Cihazları və Sülündlər | Bundan ibarətdir: rezervuar, qaz rileyi, nişastəçikən, təhlükəsizlik hava yolu və s. Yüksək və aşağı qəbuledici izolyasiya sülündləri, daxili lənglərin və xarici liniyaların birləşməsini təmin edir və tanka nisbətən izolyasiya təmin edir. UHV sülündlərinin mürəkkəb dizaynı var, məsələn, düzgün elektrik sahəsinin təmin edilməsi üçün çoxqatlı izolyasiya silindrları və dəstəkleyici stay strukturları tətbiq edilə bilər. |
3. İmalat Prosesleri vəƏsas Texnologiyalar
Üzüq yüksək bəssür (UHV) transformatorların imalatı, surow materyallardan qabaqcıl məhsullara qədər sistemli mühəndislik prosesidir. Aşağıda onun əsas istehsal mərhələləri göstərilir:
| Mərhələ | Əsas Məzmun |
| Dizayn və Material Seçimi | Elektrik parametrlarına əsasən elektromaqnit, izolyasiya, struktura dizaynını aparın və yüksək keyfiyyətli silis demir listləri, oksigenlərsiz məsəni şəbəkələr, yüksək performanslı izolyasiya materialları və s. seçin. |
| Demir Yükləməsi İmalı | Silis demir listlərinin qəsdət, yığılma və saxlama prosesini daxil edir. Ölçü doğruluğu və yığılmanın keyfiyyəti maqnit zənciri performansını və boş yükləyin zədəsinə təsir edir. |
| Sargı İmalı | Xüsusi sargı maşınlarında dizayn parametrlərinə əsasən sargılar aparaq və izolyasiya mərasimi (məsələn, izolyasiya kağızını bürükləmək) aparırıq. Sargılama sayı doğru olmalıdır, sıralanması sıx və izolyasiya etibarlı olmalıdır. |
| İzolyasiya Mərasimi və Quruqlaşdırma | Sargılar və transformatorun gövdesi vakuum varnish və quruqlaşdırma mərasimindən keçir və izolyasiya performansını artırır. UHV məhsulları üçün sahada montaj zamanı yüksək gücü olan gaz fazında quruqlaşdırma cihazları istifadə oluna bilər ki, izolyasiya materiallarının rütubət məzuniyyəti ≤ 0,4% olsun. |
| Yağ Tankı və Komponent İmalı | Transformator yağ tanklarını və klamp və ekran kimi metal struktural komponentləri imal edirik. |
| Nəhayətçi Montaj | Quruqlaşdırılmış demir yükləmə, sargılar, lülələr və s. yağ tankında bütöv bir qrup halında montaj edilir, bu daxilində lülələrin sıralanması və sabitləşdirilməsi, şəkil və soğutma cihazları kimi qoşuluların quraşdırılması daxildir. |
| Yoxlama və Testlər | Çatışdırmadan əvvəl bir sıra çətin testlər tələb olunur, məsələn, izolyasiya dayanım testi, boş yüklə/yük testi, lokal dislokasiya ölçməsi, temperatur artımı təcrübəsi və s. |
Aşağıdakı açıq prosesslər süper yüksək qəbiliyyətli (UHV) transformatorların işləmə performansı və xidmət ömrü üçün mühüm və xüsusi diqqət tələb edir:
3.1 Elektromaqnitik Dizayn və İstilik Akımı Kontrolu
3.1.1 Mühümünlük
UHV transformatorları çox yüksək qəbiliyyətlərə malikdir (məsələn, hər bir kolonda 500 MVA), bu da istilik akımını daha ciddi bir problem halına gətirir. Nəzəri limitdən artıq olan istilik akımı lokal istiləklərə və əlavə zədələrə səbəb olaraq, təhlükəsiz işləməni təhdit edə bilər.
3.1.2 Mühüm Qeydlər
İleri elektromaqnitik simulyasiya texnologiyalarından istifadə etmək lazımdır. Yenilikçi yoke maqnit zərərçisini və rezervuar qoşmalarda “L formunda” mis döymə zərərçisindən istifadə etmək, struktural komponentlərdəki vahar akım zədələrini - 25%-dən çox azalda bilər.
3.2 Dizayn və İşləmə Düzəliş Strukturu
3.2.1 Mühümünlük
Düzəliş sistemi, UHV transformatorunun etibarlı işləməsi üçün can yolu kimi funksion edir, çünki aşaqqı potensial overvoltajlarla birlikdə çox yüksək işləmə voltajlarını dayandırmaq lazımdır.
3.2.2 Mühüm Qeydlər
Birdən çox qatlı formalanmış bucaq dairə düzəliş strukturları tətbiq edilir ki, elektrik sahəsinin bərabər paylanmasını və kənar və çıxışlarda kifayət qədər düzəliş marcasını təmin etmək üçün. Vakuum doygunluq və quruma prosesləri ciddi şəkildə nəzarət altında tutulmalıdır—məsələn, yüksək kapasiteli yerləşdirilmiş buhar fazası quruma cihazlarından istifadə edərək, düzəliş materiallarının tam qurumasını təmin etmək, rütubət məzmunu ≤ 0.4% olaraq ala bilərsiniz. Bu, partiyalı buraxış və düzəliş çöküşünü önəmək üçün vacibdir.
3.3 Sahə Montaj Prosesi
3.3.1 Mühümünlük
Nəqliyyat şərtləri çətin olan bölgələrdə—məsələn, yüksək hündürlüklü və dağlı ölkələrdə—UHV transformatorları sahədə montaj edilməlidir. Bu, minlərlə komponentin demontaqlaşdırılması, nəql edilməsi, qorunması və yenidən quraşdırılması ilə bağlıdır, bu da onun dizayn və proses kompleksliyinin adi transformatorlardan daha çox olduğunu göstərir.
3.3.2 Mühüm Qeydlər
Modulardı dizaynlar ənənəvi—məsələn, segmentləşdirilmiş qərbəcə qablaşdırıcı və ayırılabilən qoşma strukturlar. Sahədə montaj toleransları millimetr səviyyəsində dəqiqlik (məsələn, bobin-qərbəcə mərkəzi təsadüfi fərq < 3 mm) tələb edilir. Tolerans idarəetmə, rütubət qorunması və təmizlik qorunması üçün ciddi bir proses təmin edilməlidir ki, montajdan sonra performans təmin edilsin.
3.4 Bobin Hazırlığı və Keyfiyyət Idarəetməsi
3.4.1 Mühümünlük
Bobin keyfiyyəti transformatorun elektrik performansı, mexaniki qüvvəsi və qısa mərhələ dayanma qabiliyyətini müəyyən edir.
3.4.2 Mühüm Qeydlər
Avtomatlaşdırılmış bobin ekipmanlarından istifadə edilməlidir ki, dəqiq gerginlik idarəetməsi və qat uyğunluğu təmin edilsin. Bobinləndikdən sonra, enerji dərəcəsi dayanma voltajı və DC mukavemet testləri aparılır ki, interturn qısalığının risklərini aradan qaldıra bilsin.
3.5 Zavod Qəbul Testləri və Partiyal Buraxış Ölçməsi
3.5.1 Mühümünlük
Bu testlər, çatışdırma əvvəlin son keyfiyyət yoxlaması kimi xidmət edir, dizayn və istehsalda potensial defektləri aşkar edir.
3.5.2 Mühüm Qeydlər
Standart testlərdən başqa, partiyal buraxış (PD) ölçməsi xüsusi mühümünlükdədir. PD testləri, içki düzəliş vəziyyətinin əsas göstəricisi kimi, inkişaf etmiş düzəliş çəkilərinə hörmətli reaksiya verir.
3.6 UHV Transformatorları üçün Bobinləndirmə
3.6.1
| Mərhələ | Əl ilə İşləmənin Rolu və Dəyəri | Texniki/Kimyəvi Köməkçinin Rolu |
| Əsas Qovuşma Prosesi | Köməkçi. Stabil qovuşma platforması və əsas enerji təmin edir, amma nihai dəqiqlik ayarını əvəz edə bilməz. | |
| Dəqiqlik Nəzarəti | Əsas zəmanət. Üst craftsmen iki ləngdən tel arasındakı toleransı 1mm (industriya standartı 2mm) daxilində nəzarət edə bilir ki, bu da ən yaxşı elektrik performansını təmin edir. | Ölçü alətləri (məsələn, xətt) təmin edir, amma dəqiqliyin realizasiyası craftsmenin hər hansı bir anlayışına və dəqiqlik ayarlamasına bağlıdır. |
| Xüsusi Proseslər (məsələn, Qaçaqlama) | Əvəz oluna bilməz. Yüzərlə növ tel və minlərlə qaçaqlama nöqtəsi ilə yüz yüzləşən craftsmenlər temperatur, məsafə və zaman kimi parametrləri təqribi şəkildə nəzarət etməlidirlər, məsələn, yüksək dərəcəli qaçaqlama prosesi. | Qaçaqlama ekipmanları təmin edir, amma parametr nəzarəti və işləmə tamamilə craftsmenin bacarətinə bağlıdır. |
| Gələcək İnkişaf Yönü | Təcrübəli craftsmenlərin "gizli bilikləri" hələ də əsasdır. | İntellektuallaşdırma və riyaziyyatlaşdırma. Kiçik craftsmenlərin təcrübəsini keyfiyyət izlənilməsi və mühit nəzarəti üçün verilərə çevirməklə, gələcək intellektuallaşmada biliklərin birikməsinə kömək edir. |
3.6.2 Səbəblər nədir ki, spiral sarılması tamamilə avtomatlaşdırıla bilmir
UZS transformatorlarının spiral sarımında əl işçiliyinin irəvən qalmasının üç əsas səbəbi var:
3.6.2.1 Məhdud Dəqiqlik Tələbləri
UZS transformator spiralı adətən minlərlə metrlik iletici materialdan sarılır, bu da on milyonlarla tur əmələ gətirir və son nəticədə 20-30 tonna çəkliyə çatır. Sarım prosesində hər bir çekiç darbısı, hər bir dielektrik araqlayıcın yerləşdirilməsi və hər bir dielaktik kağız tabaqasının sarılması mutlak dəqiqliklə icra edilməlidir—hər hansısa bir sapma qəbul edilə bilməz. Bu dərəcədəki real zamanlı qiymətləndirmə və mikro tənzimləmə cihazların mövcud imkanlarından daha yaxşıdır, cihazların “əlləri” və “gözü” hal-hazırda bacı ustaların usta və instinktiv yetişməsinə yetmir.
3.6.2.2 Strukturların Mürəkkəlliyyəti və Uyğunlaşdırılabilirliyi
UZS transformatorları müxtəlif dizaynlara malikdir və onların strukturları çox mürəkkəldir. Məsələn, ±1,100 kV konverter transformatorlarında, müxtəlif növ ileticiləri birləşdirmək üçün yüz və ya hətta minlərlə ləğv edilə bilən bağlantılar tələb oluna bilər. Operatorlar, tel materialları arasındakı zəif fərqlərdən asılı olaraq texnikalarını anında tənzimləməlidirlər—bu, "kapillarların birləşdirilməsi" kimi bir şeydir. Bu standartlaşmış olmayan, yüksək səviyyədə uyğunlaşdırılabilən qərar alma və icra etmə, əl işçiliyinin üstünlüyüdür.
3.6.2.3 Keyfiyyətinin Qarışılmaz İmtiyazı
Tek bir spiral on minlərlə vacib detaya malikdir. Bir dielaktik kağız tabaqasının unutulması kimi en az bir xəta, dielaktiyanın pozulmasına səbəb olaraq, yüz min və hətta milyon RMB-lık yenidən işlənmə maliyyətə səbəb olur və bəlkə də bütün elektrik şəbəkəsinin təhlükəsini yaratır. Bu ekstremal keyfiyyət riski nəzərə alındığında, yüksək məsuliyyətli və istisnai bacı ustalarına güvənərək, ən etibarlı yanaşma qalır.
4. İstehsal Kapitalı
UZS transformator endüstrisində illik istehsal göstəricisi adətən ümumi kapasitə (kVA) ilə ölçülür, cihaz sayına görə deyil, çünki ayrı-ayrı transformator reytinqi çox fərqli ola bilər—bir neçə yüz MVA-dan 1,000 MVA və daha çoxa qədər.
4.1 Praktiki Kapasitə və Strategik Müzakirə
Əl ilə sarılmanın vaxt intensiv olması nəzərə alındığında, endüstri tələbləri necə ödənilir?
4.1.1 Sürətdən Çox Güzgünlük
UZS transformatorları adətən elektrik şəbəkəsinin "yüreği" kimi adlandırılır, burada güzgünlük ən vacibdir. Məsələn, Bacı Usta Zhang Guoyun 25 illik təcrübəsi boyunca 10,000-dən çox spiral sarıb, toplam iletici uzunluğu 40,000 kilometrə çatıb. Onun əl ilə sarılmış spiralları, inter-layer iletici toleranslarını 1 mm-də tutur—bu, endüstri standardı olan 2 mm-dən iki dəfə daha dəqiqdir. Bu istisnai dəqiqlik, cihazların indi də stabiilləşdirə bilmədiyi, transformatorun performansı və istifadə mərhələsini doğrudan təyin edir.
4.1.2 Kapasitənin Ölçülüşü
Bu yüksək səviyyəli aktivlər, stok üçün deyil, sifarişə görə istehsal olunur—bu, gemi və EUV litografiya maşınları inkişaf etdirilməsi kimi bir prosesdir. Kapasitə, bir fabrika bir il ərzində uğurla çatdırabileceği qualified vahid sayı ilə təyin olunur.
4.1.3 Ümumi Verimliliyi Yüksəltmək Üçün Strategiyalar
Keyfiyyəti təsirləmədən verimliliyi artırmaq üçün istehsalçılar, yüksək bacı bacı ustalarının böyük komandalarını yetişdirməyə böyük investisiyalar edirlər. Məsələn, "Bacı Usta İnnovasiya Stüdyoları" 2,000-dən çox işçini inkişaf etdirilmiş sarılma texnikalarına təlim etmişdir. Əlavə olaraq, istehsal planlaması və iş axını idarə edilməsi optimallaşdırılır ki, əsas sarılma əməliyyatları və onlardan əvvəl və sonra dəstəkləyici prosesslər arasında sərbəst koordinasiya təmin olunsun.
| Məzmun | Məlumat/Ölçü | Əsas Məlumat |
| İş Sektörünün Liderinin Kapasitesi | TBEA-nın illik kapasitesi təxminən 495 milyon kVA-dır | Dövlət daxili istehsal səviyyesinin zirvəsini təsvir edir. |
| Ümumi Dövlət Daxili Kapasite | 2023-cü ildə Çin UZŞ (ultra yüksək qıvam) transformatorlarının kapasitesi təxminən 50 milyon kVA (0.5 milyard kVA) idi və 2025-ci ilə qədər 60 milyon kVA (0.6 milyard kVA)-ya çatması gözlənilir | Ümumi UZŞ transformatorlarının dövlət daxilindəki kapasite səviyyesini nisbətə salır. |
| İstehsal Dövrü | UZŞ transformatorlarının istehsal dövrü çox uzundur, adətən 18-36 ay sürür | Bu, illik istehsal həcmini limitləyən ən vacib amillərden biridir. |
4.2 Neden İlkinen Üretim Sınırlıdır
Ultra yüksek gerilim (UHG) transformatörlerinin yıllık üretim hacmi, basit mallar gibi “on binler” cinsinden ölçülmez. Bu, onların son derece karmaşık üretim süreçleri ve çok uzun üretim döngüleri nedeniyledir.
4.2.1 Teknik Olarak Karmaşık ve Zaman Alıcı
UHG transformatörleri, genellikle elektrik şebekesinin “kalbi” olarak adlandırılır ve tasarım, malzemeler, üretim ve test konularında aşırı sıkı standartlara tabidir. Ham malzeme tedarikinden, ana bileşenlerin (örneğin, sarım ve çekirdeklerin) hassas imalatına, nihai montajına ve aylar süren sert testlere kadar tüm süreç tamamlanması için çok uzun bir süre alır.
4.2.2 Kapasitenin Birkaç Büyük Projeye Tahsis Edilmesi
Dünya çapında, ±800 kV veya daha yüksek UHG transformatörleri üretme yeteneğine sahip sadece birkaç şirket bulunmaktadır (örneğin, TBEA, XD Group, Siemens, ABB). Ulusal UHG projeleri fazlalar halinde onaylanıp inşa edilir ve her büyük proje için transformatör sayıları önceden dikkatlice planlanır. Örneğin, tek bir UHG DC iletim projesi, birkaç düzine dönüştürücü transformatöre ihtiyaç duyar. Sonuç olarak, lider üreticilerin -TBEA'nın yaklaşık 500 milyon kVA'sı gibi- devasa üretim kapasitesi, belirli büyük ölçekli projelerin siparişlerini yerine getirmek için tahsis edilir, spekülatif satış için stok üretmek için değildir.
4.3 Endüstri Bağlamı ve Küresel Talep
4.3.1 Güçlü Yerel Büyüme
Çin'in UHG şebeke inşaatı şu anda hızlı bir genişleme dönemindedir. Ulusal plana göre, 14. Beş Yıllık Plan döneminde (2021–2025), Devlet Şebekesi 38 yeni UHG hatı -24 AC ve 14 DC projesi- planlamıştır, bu da 13. Beş Yıllık Plandaki ölçekten önemli ölçüde büyüktür. Bu, UHG transformatörleri için istikrarlı ve büyüyen bir yerel pazar sağlar.
4.3.2 Çin'in Önemli Tedarikiyle Birlikte Artan Küresel Talep
Küresel olarak, enerji sektöründe transformatörlerde ciddi bir eksiklik yaşanmaktadır. Standart transformatörlerin teslim süresi iki yıldan fazla uzamış, büyük güç transformatörleri ise üç ila dört yıla ulaşmıştır. Bu arka plan karşısında, Çin, tam endüstri zinciri, yüksek üretim verimliliği (örneğin, yabancı üreticilerin bir UHG transformatörü inşa etmesi yaklaşık 18 ay sürerken, lider Çin firmaları bunu yaklaşık üç ayda tamamlayabilir) ve maliyet rekabet gücünün sayesinde kritik bir küresel tedarikçi olarak ortaya çıkmıştır. Çin'den yapılan transformatör ihracatı artmış -2025 yılının ilk sekiz ayında tek başına RMB 29.711 milyar ulaşmıştır, bu miktar bir önceki yıla göre %50'den fazla bir artış göstermiştir- bu, Çin'in üretim kapasitesinin artan uluslararası talebi karşılamakta olduğunu göstermektedir.
4. Sonuç
Dağlar ve vadiler boyunca elektriği ileten “güç kalbi” olarak bilinen UHG transformatörü, tasarımdan malzemelere, her bir üretim adımına kadar en yüksek mühendislik sofistikeliğini yansıtır. Bu titiz süreçler ve kritik teknolojilerdeki ilerlemeler, günümüzün modern, etkili ve oldukça güvenilir UHG enerji şebekesinin temelini oluşturur.
