تولید ترانسفورماتور UHV: آهسته، دقیق، ضروری

1. مروری بر کلیات

• تبدیل‌کننده‌های فراولترافشار (UHV) تجهیزات اصلی در سیستم‌های برق مدرن هستند. درک رتبه‌بندی ولتاژ آنها، ساختار پیچیده، فرآیندهای تولید دقیق و تکنیک‌های تولید حیاتی نشان می‌دهد چرا آنها نماد قابلیت تولید تجهیزات برق یک کشور هستند.

• تعریف سطح ولتاژ
  اصطلاح "تبدیل‌کننده فراولترافشار" معمولاً به تبدیل‌کننده‌هایی اطلاق می‌شود که در خطوط انتقال جریان متناوب با ولتاژ ۱,۰۰۰ کیلوولت یا بالاتر یا در خطوط انتقال جریان مستقیم با ولتاژ ±۸۰۰ کیلوولت یا بالاتر استفاده می‌شوند.

1.1 زمینه فنی
توسعه این تبدیل‌کننده‌های با ولتاژ بالا توسط رشد اقتصادی ملی و بخش برق، با هدف امکان‌پذیر کردن انتقال انرژی با فاصله طولانی، ظرفیت بالا و ضرر کم، انجام شده است. به عنوان مثال، از حدود سال ۲۰۱۰، چین به طور مستقل تبدیل‌کننده UHV با ولتاژ ۱,۰۰۰ کیلوولت / ۱,۰۰۰ مگاوات تولید کرد.

1.2 فراولترافشار در انتقال جریان مستقیم
فن‌آوری فراولترافشار در انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا (HVDC) نیز بسیار مهم است. به عنوان مثال، تبدیل‌کننده UHV DC با ولتاژ ±۱,۱۰۰ کیلوولت یکی از محصولات کلیدی تحت استراتژی "ساخته شده در چین ۲۰۲۵" و "مسیر و یکتایی" است که تکنولوژی آن اکنون به عنوان رهبر جهانی شناخته شده است.

2. اجزای اصلی
تبدیل‌کننده‌های فراولترافشار دارای ساختارهای بسیار پیچیده و دقیق هستند. به عنوان مثال، یک تبدیل‌کننده فراولترافشار غوطه‌ور در روغن عمدتاً شامل مولفه‌های زیر است:

۳. فرآیندهای تولید و فناوری‌های کلیدی

تولید ترانسفورماتورهای ولتاژ بسیار بالا (UHV) یک فرآیند مهندسی سیستماتیک است که از مواد اولیه تا محصولات نهایی می‌گذرد. در ادامه، مراحل اصلی تولید آن را خلاصه شده است:

د نورو لوی ولتاژ (UHV) ترانسفورمرز کاروونه او خدمات مودې لپاره د زیرې پروسو له اهمیت ورکوي او د خپلواکۍ سره وړاندیز شوي دي:

۳.۱ د الکترومغناطیسی طراحی او د فرار مغناطیسی کنټرول

۳.۱.۱ اهمیت

د UHV ترانسفورمرز ډیر لوی قابليت (مثال، هر برخه څخه تر ۵۰۰ MVA پورې) لري، چې د فرار مغناطیسی موضوع را د بیشتره اهمیت پرمختګ ورکوي. د فرار مغناطیسیاتو ډیره مقدار د محلی افزاښت او اضافي ونيزو ته جوړول کېدای شي، چې د غیرامني عملیاتو ته احتمالي ورکوي.
۳.۱.۲ مهم ځانګړتیاوې
پیشرفته الکترومغناطیسی شبیهونه تکنیکونه کارولې شي. د ینک مغناطیسي سپر او "L-شکل" کپر سپر د تنک ټولیدو ځایونه کارولې شي چې د سازمانی بندونو کې د دواره جريانونو ونيزو ته د ۲۵٪ پورې ګټور کړي.

۳.۲ د عایق سازی ساختار طراحی او پروسه
۳.۲.۱ اهمیت
د عایق سیستم د پایدار UHV ترانسفورمرز کارولو لپاره د اهمیت ورکوي، چې د ډیر لوی کارولو ولتاژ او محتمل وروسته ولتاژو لپاره د ګټورولو اړتیا لري.
۳.۲.۲ مهم ځانګړتیاوې
د چند لایه د موډل شوي زاويه لرونکي عایق ساختارونو طراحی پیاده کیږي چې د کویل ټولیدونکو او د سیمو یخیلو لپاره د یکسازه مغناطیسي میدان توزیع او کافي عایق حاشیه ته وړاندیز وي. د ویکیوم ژبې او خشکولو پروسې دقیق کنټرول شي - مثال، د لوی قابليت د میداني بخار فاز خشکولو تجهیزاتو کارول به د عایق موادو ډېر خشکولو لپاره ضروري وي، د آب مقدار ۰.۴٪ یا کمتر ورسوي. دا د جزئي ژباړې او د عایق سیستم شکستګرۍ له دافغانو لپاره مهم دی.

۳.۳ د میداني ترکیب پروسه
۳.۳.۱ اهمیت
د چالنده ټرانسپورت شرایطو میاشتو کې - مثال، لوړه بلنډۍ یا کوهستانو مناطق - UHV ترانسفورمرز میداني ترکیب شوي وي. دا د هزاران کمپوننتو د ټولید، ټرانسپورت، پروتکشن او دوباره ترکیب شامل دي، چې د ټولید او پروسې پیچلتیا د معمولي ترانسفورمرز په پرتله د ډېرې وړاندې وي.
۳.۳.۲ مهم ځانګړتیاوې
مدولر ساختاري طراحیو اهمیت لري - مثال، د برخه جوړښت چارکلونه او د جداښتوبلي ټولید ساختار. د میداني ترکیب ټولیدونکي د میلیمېټر سطح د دقیقیت ته رسیږي (مثال، د کویل ټولیدونکي څخه تر کرنې مرکزي توګه څخه د ۳ میلیمېټر څخه کم انحراف). د ټولیدونکو د دقیقیت کنټرول، د آب دمخول دفع او د پاکيزې حفاظت په پرتله د ټولیدونکو په پایلو کې د کارولو لپاره ضروري دی.

۳.۴ د کویل ټولید او کیفیت کنټرول
۳.۴.۱ اهمیت
د کویل کیفیت د ترانسفورمرز د الکترونيکي کارولو، مکانيکي قوت او د کوټې ګټورولو قابلیت ته د اړتیا ورکوي.
۳.۴.۲ مهم ځانګړتیاوې
د اوتماتيک کویل ټولید تجهیزاتو کارول به د دقیق تنش کنټرول او لایه توګه وړاندیز کړي. د کویل ټولیدو په پایلو کې د کارولو ولتاژ او DC مقاومت پروبو کارولې شي چې د درېمې ټولیدونکو کوټې ګټورولو احتماليانه راکړي.

۳.۵ د کارخانه په پایلو کې د پروبو او د جزئي ژباړې پروبو
۳.۵.۱ اهمیت
دا پروبو په پایلو کې د کیفیت د آخری کنټرول نقطه وي، چې د طراحی یا ټولیدو کې د محتملې عیبونو په ورته کشف کوي.
۳.۵.۲ مهم ځانګړتیاوې
د استاندارد پروبو څخه ورته، د جزئي ژباړې (PD) پروبو د اهمیت ورکوي. PD پروب ډیره حساس د دقيقه عایق سیستم خرابۍ ته د اړتیا ورکوي او د داخلی عایق سیستم حالت ته د کلیدي نښه ورکوي.

۳.۶ د UHV ترانسفورمرز لپاره کویل ټولید
۳.۶.۱

۳.۶.۲ دلایلی که به دلیل آن‌ها پیچاندن لوله نمی‌تواند کاملاً خودکار شود
سه دلیل اصلی وجود دارد که مهارت دستی در پیچاندن لوله ترانسفورماتور UHV هنوز جایگزین نشده است:

۳.۶.۲.۱ نیاز به دقت بسیار بالا
لوله‌های ترانسفورماتور UHV معمولاً از هزاران متر رسانا پیچیده می‌شوند و شامل چند هزار دور می‌باشند، با وزن نهایی بین ۲۰ تا ۳۰ تن. در طول فرآیند پیچاندن، هر ضربه چکش، قرار دادن هر فاصله عایقی و پیچاندن هر لایه کاغذ عایقی باید با دقت کامل انجام شود—هرگونه انحراف قابل قبول نیست. این سطح از قضاوت و تنظیم دقیق در زمان واقعی فراتر از توانایی‌های فعلی ماشین‌هاست، که "دست" و "چشم" آن‌ها هنوز نمی‌تواند با مهارت و حس ماسترها مقایسه شود.

۳.۶.۲.۲ پیچیدگی ساختاری و انطباق
ترانسفورماتورهای UHV در طرح‌های مختلفی با ساختارهای بسیار پیچیده و متغیر موجود هستند. به عنوان مثال، در ترانسفورماتورهای تبدیل ±۱,۱۰۰ kV، صد یا حتی هزار نقطه جوش برای اتصال انواع مختلف رساناهای مورد نیاز است. اپراتورها باید تکنیک‌ها را بر اساس تفاوت‌های کوچک در مواد سیم‌ها به طور فوری تنظیم کنند—مانند "اتصال رگ‌های خونی." این تصمیم‌گیری و اجرای غیر استاندارد و بسیار انطباق‌پذیر دقیقاً در آن‌جا است که مهارت دستی برتری دارد.

۳.۶.۲.۳ تعهد بی‌درنگ به کیفیت
یک لوله شامل ده‌ها هزار جزئیات بحرانی است. کوچک‌ترین غفلت—مانند عدم قرار دادن یک لایه کاغذ عایق—می‌تواند منجر به شکست عایق شود، که هزینه بازکاری آن صدها هزار یا حتی میلیون‌ها یوان خواهد بود و ممکن است ایمنی کل شبکه برق را در معرض خطر قرار دهد. با توجه به این خطر بسیار بالا کیفیت، تکیه بر مهندسان بسیار مسئول و ماهر هنوز رویکرد قابل اعتمادترین است.

۴. ظرفیت تولید

در صنعت ترانسفورماتور UHV، تولید سالانه معمولاً به صورت ظرفیت کل (در kVA) اندازه‌گیری می‌شود، نه تعداد واحد، زیرا نمرات ترانسفورماتورهای فردی بسیار متفاوت است—از چند صد MVA تا بیش از ۱,۰۰۰ MVA برای هر واحد.

۴.۱ ظرفیت عملی و تعادل استراتژیک
با توجه به طبیعت زمان‌بر پیچاندن دستی، صنعت چگونه تقاضا را برآورده می‌کند؟

۴.۱.۱ اطمینان از سرعت
ترانسفورماتورهای UHV اغلب به عنوان "قلب" شبکه برق شناخته می‌شوند، که اطمینان از کارکرد بسیار مهم است. به عنوان مثال، ماستر چوب‌سازی ژانگ گویون در طول ۲۵ سال بیش از ۱۰,۰۰۰ لوله پیچیده است، با طول کل رسانا بیش از ۴۰,۰۰۰ کیلومتر. لوله‌های دستی او به طور مداوم تحمل رسانا بین لایه‌ها را در حد ۱ میلی‌متر—نیمی از استاندارد صنعتی ۲ میلی‌متر—تحصیل می‌کند. این دقت استثنایی که ماشین‌ها هنوز نمی‌توانند به طور پایدار تکثیر کنند، مستقیماً عملکرد و عمر مفید ترانسفورماتور را تعیین می‌کند.

۴.۱.۲ نحوه اندازه‌گیری ظرفیت
این دارایی‌های پرمقدار به صورت صریحاً "سفارش‌محور" تولید می‌شوند، نه برای انبار—مانند ساخت ناوگان هوایی یا دستگاه‌های لیتوگرافی EUV. بنابراین، ظرفیت توسط تعداد واحد‌های کوالیفیه‌ای که یک کارخانه می‌تواند در یک سال با موفقیت تحویل دهد، تعریف می‌شود.

۴.۱.۳ استراتژی‌های بهبود کارایی کلی
برای بهبود کارایی بدون تضعیف کیفیت، تولیدکنندگان سرمایه‌گذاری‌های سنگینی در تربیت تیم‌های بزرگی از تکنسین‌های ماهر انجام می‌دهند. به عنوان مثال، "استودیوهای نوآوری ماسترهای چوب‌سازی" بیش از ۲,۰۰۰ کارمند را در تکنیک‌های پیشرفته پیچاندن آموزش داده‌اند. علاوه بر این، برنامه‌ریزی تولید و مدیریت جریان کار بهینه‌سازی شده‌اند تا هماهنگی بین عملیات پیچاندن هسته و فرآیندهای حمایتی قبل و بعد از آن را تضمین کنند.

۴.۲ دلایل محدودیت تولید سالانه
حجم تولید سالانه ترانسفورماتورهای فشار بسیار بالا (UHV) نمی‌تواند مانند کالاهای معمولی به "ده هزاران" اندازه‌گیری شود، این امر عمدتاً به دلیل فرآیندهای تولید بسیار پیچیده و دوره‌های تولید بسیار طولانی آنها است.

۴.۲.۱ پیچیدگی فنی و زمان‌بری
ترانسفورماتورهای UHV که اغلب به عنوان "قلب" شبکه برق شناخته می‌شوند، به استانداردهای بسیار سختگیرانه در طراحی، مواد، تولید و آزمایشات خود مشمول هستند. کل فرآیند از خرید مواد اولیه و ساخت دقیق قطعات اصلی (مانند سیم‌پیچ‌ها و هسته‌ها) تا مونتاژ نهایی و آزمایشات سختگیرانه‌ای که ماه‌ها طول می‌کشد، زمان بسیار طولانی می‌برد.

۴.۲.۲ ظرفیت تخصیص یافته به تعداد محدودی پروژه بزرگ
در سطح جهانی، تنها تعداد معدودی شرکت توانایی ساخت ترانسفورماتورهای UHV با ولتاژ ±۸۰۰ کیلوولت یا بیشتر را دارند (مانند TBEA، XD Group، Siemens، ABB). پروژه‌های ملی UHV به صورت مرحله‌ای تأیید و ساخته می‌شوند و تعداد ترانسفورماتورها برای هر پروژه بزرگ به طور دقیق برنامه‌ریزی می‌شود. به عنوان مثال، یک پروژه انتقال DC UHV ممکن است نیاز به ده‌ها ترانسفورماتور تبدیل داشته باشد. بنابراین، ظرفیت تولید عظیم شرکت‌های رهبر مانند حدود ۵۰۰ میلیون کیلوولت-آمپر TBEA به انجام سفارش‌های خاص پروژه‌های بزرگ اختصاص داده شده و نه برای تولید موجودی برای فروش احتمالی.

۴.۳ زمینه صنعتی و تقاضای جهانی

۴.۳.۱ رشد قوی داخلی
ساخت شبکه UHV در چین در حال حاضر در دوره‌ای از گسترش سریع است. بر اساس برنامه‌ریزی ملی، در دوره برنامه پنج ساله چهاردهم (۲۰۲۱-۲۰۲۵)، State Grid برنامه‌ریزی کرده است تا ۳۸ خط UHV جدید - شامل ۲۴ پروژه AC و ۱۴ پروژه DC - را ساخته که به طور قابل توجهی از مقیاس برنامه پنج ساله سیزدهم گسترش یافته است. این موضوع بازار داخلی ثابت و در حال رشد برای ترانسفورماتورهای UHV فراهم می‌کند.

۴.۳.۲ افزایش تقاضای جهانی با چین به عنوان تأمین‌کننده کلیدی
در سطح جهانی، صنعت برق با کمبود شدید ترانسفورماتورهای برق مواجه است. زمان تحویل ترانسفورماتورهای استاندارد بیش از دو سال شده و برای ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ، این زمان به سه تا چهار سال رسیده است. در این زمینه، چین به عنوان تأمین‌کننده جهانی کلیدی ظاهر شده است، به دلیل زنجیره صنعتی کامل، کارایی تولید بالا (به عنوان مثال، در حالی که شرکت‌های خارجی حدود ۱۸ ماه برای ساخت یک ترانسفورماتور UHV نیاز دارند، شرکت‌های رهبر چینی می‌توانند آن را در حدود سه ماه تکمیل کنند) و رقابت‌پذیری قیمتی. صادرات ترانسفورماتورهای چینی به طور قابل توجهی افزایش یافته است - به مبلغ ۲۹.۷۱۱ میلیارد یوان در هشت ماه اول سال ۲۰۲۵، که نسبت به سال قبل بیش از ۵۰٪ افزایش داشته - که نشان می‌دهد ظرفیت تولید چین در حال برآوردن تقاضای بین‌المللی در حال افزایش است.

۴. نتیجه‌گیری
ترانسفورماتور UHV به عنوان "قلب برق" که برق را از روی کوه‌ها و دره‌ها منتقل می‌کند، بالاترین سطوح پیچیدگی مهندسی را از طراحی و مواد تا هر مرحله تولید نشان می‌دهد. همین فرآیندهای سختگیرانه و پیشرفت‌های فنی در فناوری‌های کلیدی هستند که پایه‌گذار شبکه برق UHV مدرن، کارآمد و قابل اعتماد امروز هستند.