روغن عایق به آرامی در داخل ترانسفورماتور گردش می کند و طراحی هم افزایی ورق های فولادی سیلیکونی با راندمان بالا-و کانال های روغن خنک کننده، اتلاف انرژی الکتریکی را به اتلاف حرارت ظریف تبدیل می کند. یک ترانسفورماتور جدید{2}}کارآمد انرژی، هر سال به اندازه کافی در مصرف برق صرفه جویی می کند تا ده ها خانوار را به مدت یک سال تامین کند.
روغن ترانسفورماتوراز طریق خواص خنک کننده و عایق عالی خود، به طور مستقیم تلفات بدون بار و بار را در طول عملیات ترانسفورماتور کاهش می دهد. ترانسفورماتورهای نسل جدید با استفاده از ورقهای فولادی سیلیکونی با راندمان بالا و سازههای هسته بهینهشده، بهطور میانگین 35 تا 45 درصد کمتر از نسلهای قبلی هستند و 20 تا 30 درصد تلفات بار کمتری دارند.
استاندارد ملی جدید GB 20052-2020 الزامات بالاتری را برای بازده انرژی ترانسفورماتورهای قدرت تعیین میکند و ترانسفورماتورهای کمهزینه سطح 1 و سطح 2 با راندمان بالا- را به عنوان جریان اصلی بازار معرفی میکند.
01 هسته بازده انرژی
روغن ترانسفورماتور نقش حیاتی دوگانه ای در تجهیزات قدرت ایفا می کند. به عنوان یک محیط عایق، از سیم پیچ ها و هسته در برابر خرابی الکتریکی محافظت می کند. به عنوان یک خنک کننده، گرمای تولید شده در حین کار را به طور مداوم به محیط خارجی منتقل می کند.
این عملکرد دوگانه مستقیماً عملکرد بازده انرژی ترانسفورماتور را مشخص می کند، به خصوص در شرایط کارکرد طولانی مدت و بار سنگین.
بهبود بهره وری انرژی ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن{0}} از طریق نوآوری در مواد، بهینه سازی ساختاری، و بهره برداری و نگهداری هوشمند به دست می آید. در حال حاضر، بیش از 80 درصد از ترانسفورماتورهای فعال در شبکه برق از طرحهای غوطهور{3}}روغنی استفاده میکنند که بیشتر آنها به خنکسازی گردش طبیعی روغن متکی هستند.
این طراحی بازده و قابلیت اطمینان را متعادل می کند و به پایه اصلی سیستم قدرت تبدیل می شود.
02 مکانیسم اتلاف حرارت
راندمان خنک کننده روغن ترانسفورماتور به طور مستقیم با بازده انرژی تجهیزات مرتبط است. روغن عایق از طریق جابجایی حرارتی و تشعشع، گرمای تولید شده در حین کار ترانسفورماتور را از هسته و سیم پیچ ها به دیواره مخزن نفت منتقل می کند و در نهایت آن را به هوای اطراف پخش می کند.
ترانسفورماتورهای غوطهور شده در روغن{0}}از طراحی خنککننده منحصربهفردی استفاده میکنند که معمولاً کانالهای روغن اختصاصی را بین سیمپیچها ذخیره میکند و به روغن داغ اجازه میدهد تا به طور طبیعی بالا بیاید، خنک شود و سپس پایین بیاید و یک گردش مداوم را تشکیل دهد.
برای بهبود راندمان اتلاف گرما، ترانسفورماتورهای مدرن از طرح های نوآورانه مختلفی استفاده می کنند. افزایش تعداد کانال های روغن می تواند سطح تماس بین روغن و هوا را افزایش دهد. بهینه سازی طرح کانال روغن می تواند از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری کند. ترانسفورماتورهای بزرگ همچنین کانال های روغن خنک کننده را در هسته خود قرار می دهند تا اطمینان حاصل شود که گرما به اندازه کافی توسط جریان روغن در گردش پخش می شود.
03 هم افزایی مواد
عملکرد بازده انرژی بالای روغن ترانسفورماتور از کار هم افزایی آن با سایر مواد پیشرفته جدا نیست. ترانسفورماتورهای مدرن با راندمان بالا-از ورق های فولادی سیلیکونی نورد سرد{{3}با کیفیت بالا-به عنوان مواد اصلی استفاده می کنند. این ماده دارای نفوذپذیری مغناطیسی بالا، مقاومت بالا و تلفات جریان گردابی کم است.
ورقهای فولادی سیلیکونی با راندمان بالا معمولاً ضخامتهای نازکتری دارند و جهتگیری دانههای بهینهتری دارند و به شار مغناطیسی اجازه میدهند تا روانتر در هسته جریان پیدا کند.
طراحی ساختار هسته نیز با دقت بهینه شده است، با استفاده از اتصالات چند مرحلهای و اتصالات کاملاً میتر برای اطمینان از همسویی جهت شار مغناطیسی با جهت دانهبندی ورقهای فولادی سیلیکونی.
سیمپیچهای ترانسفورماتور از سیمهای-با خلوص و مقاومت کم{1} ساخته شدهاند که تلفات مقاومت در طول انتقال جریان را کاهش میدهند. اثر هم افزایی این مواد با روغن ترانسفورماتور در مجموع بازده انرژی کلی تجهیزات را بهبود می بخشد.
04 کنترل از دست دادن
تلفات انرژی در حین کار ترانسفورماتور عمدتاً به دو-بدون تلفات بار و تلفات بار تقسیم می شود. بدون-اتلاف بار به مصرف انرژی در زمانی که ترانسفورماتور به منبع تغذیه متصل است اما بدون بار اشاره دارد، که عمدتاً ناشی از هیسترزیس و اثرات جریان گردابی در هسته است.
تلفات بار مربوط به توان انتقال یافته توسط ترانسفورماتور است و با اندازه بار متفاوت است.
نسل جدید ترانسفورماتورهای{0}}کارآمد انرژی پیشرفت چشمگیری در کنترل تلفات داشته است. با در نظر گرفتن یک ترانسفورماتور معمولی 800 کیلو ولت آمپر به عنوان مثال، نوع S20 دارای تلفات کلی 6630 وات است، در حالی که نسل قبلی نوع S11 به 10380 وات رسیده است که باعث صرفه جویی 3750 وات برق در ساعت می شود.
پس از اجرای استاندارد ملی جدید GB 20052-2020، الزامات بهره وری انرژی برای ترانسفورماتورهای قدرت بیشتر بهبود یافته است. محصولات با بهره وری انرژی سطح 1 در مقایسه با محصولات با بهره وری انرژی سطح 3 30 درصد تلفات بدون بار کمتر و 15 درصد کاهش بار کمتر دارند.
05 روندهای زیست محیطی
با افزایش نیازهای زیست محیطی، روغن ترانسفورماتور در جهت سازگاری با محیط زیست در حال توسعه است. روغن عایق استر طبیعی به عنوان جایگزینی برای روغن معدنی در حال ظهور است. این ماده عایق استخراج شده از گیاهان زیست تخریب پذیر است، دارای نقطه اشتعال تا 360 درجه است که خطر آتش سوزی و خطرات زیست محیطی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. پست گائوکسیانگ در ووکسی، استان جیانگ سو، اولین ترانسفورماتور روغن استر طبیعی 110 کیلو ولتی جهان را به بهره برداری رسانده است که به ایجاد یک پست کربن{{5} صفر کمک می کند.
این ترانسفورماتور سازگار با محیط زیست نه تنها از روغن طبیعی استر استفاده می کند، بلکه کاهش کربن را در کل چرخه عمر محصول خود، از جمله استفاده از منابع انرژی غیر{0}فسیلی، در نظر می گیرد. صنعت برق از روشهای صدور گواهینامه محصول برای شناسایی و ارزیابی{2}}شاخصهای صرفهجویی در انرژی استفاده میکند، و محصولات واجد شرایط صرفهجویی در مصرف انرژی را میتوان با برچسب گواهینامه «صرفهجویی در انرژی» علامتگذاری کرد.
با پیشرفت طرح بهبود بهره وری انرژی ترانسفورماتور، نسبت ترانسفورماتورهای با راندمان بالا{{0} صرفه جویی در انرژی در حال کار تا سال 2023 برنامه ریزی شده است تا 10٪ افزایش یابد، با نسبت ترانسفورماتورهای با راندمان بالا{{5} جدید اضافه شده به بیش از 75٪ در آن سال.
اولین پست 110 کیلوولت "صفر-کربن" در چین از ترانسفورماتورهای روغن استر طبیعی استفاده کرده است که محیط عایق آن از عصاره های گیاهان تجدید پذیر حاصل می شود، با نقطه اشتعال تقریباً 150 درجه بالاتر از روغن معدنی سنتی.
شرکتهای شبکه برق بهتدریج ترانسفورماتورهای قدیمی را با مدلهای کارآمد انرژی جدید جایگزین میکنند و نرخ تلفات خط در برخی مناطق از 6.2٪ به 4.8٪ کاهش یافته است. با فرا رسیدن شب و روشن شدن شهر، این ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن عایق به کار خود ادامه می دهند و برق را با راندمان انرژی بالاتر به هر گوشه ای که به نور نیاز دارد، می رساند.
