Трехфазный силовой трансформатор: основной концентратор и технологическая эволюция современных энергосистем

Являясь незаменимым ключевым электрооборудованием в современных энергосистемах, трехфазные силовые трансформаторы выполняют основные функции передачи энергии, преобразования напряжения и согласования импедансов. Будь то повышение мощности крупных электростанций, передача сверхвысокого напряжения в межрегиональных энергосетях или понижение распределения электроэнергии для конечных потребителей, трехфазные силовые трансформаторы играют роль «концентраторов мощности». С преобразованием глобальной энергетической структуры и модернизацией промышленных технологий трехфазные силовые трансформаторы ускоряют свое развитие в направлении большой мощности, высокой энергоэффективности, интеллекта и защиты окружающей среды.

I. Обзор продукта

1. Трехфазный силовой трансформатор является ключевым оборудованием, отвечающим за преобразование, передачу и распределение электроэнергии в системе передачи и распределения электроэнергии. Он состоит из трех однофазных магнитопроводов трансформатора или интегрального трехфазного сердечника с разностью фаз 120°. Обмотки как высокого, так и низкого напряжения имеют трехфазную структуру. Он широко используется для снижения высокого напряжения 10(6)/35 кВ до низкого напряжения 0,4 кВ (или наоборот), обеспечивая стабильное и надежное электроснабжение промышленных и горнодобывающих предприятий, зданий, общественных объектов и новых энергетических станций.

По сравнению с группами однофазных трансформаторов, трехфазные интегрированные трансформаторы имеют преимущества, заключающиеся в более высоком использовании материала, небольших размерах, низких потерях и экономичности. Это наиболее широко используемый тип трансформаторов в современных энергосистемах.

2. Основная структура и принцип работы

Работа трехфазного силового трансформатора основана на законе электромагнитной индукции Фарадея, а регулирование напряжения достигается за счет процесса преобразования энергии «электромагнетизм-электричество». Его основные компоненты включают железный сердечник, изготовленный из сложенных друг на друга листов кремнистой стали с высокой проницаемостью, а также обмотки высокого и низкого напряжения, установленные на колоннах с железным сердечником. Когда трехфазный переменный ток течет в первичную обмотку, в железном сердечнике создается переменный магнитный поток, а во вторичной обмотке индуцируется электродвижущая сила. Изменяя соотношение витков первичной и вторичной обмоток, можно точно повышать или понижать напряжение.

Для обеспечения безопасной и стабильной работы оборудования современные трехфазные трансформаторы оснащаются комплектными вспомогательными системами. В масляных трансформаторах специальное изоляционное масло не только служит основной изолирующей средой, но также играет охлаждающую и защитную роль, поглощая тепло от железного сердечника и обмоток и замедляя старение изоляционных материалов. Благодаря маслорасширителю, газовому реле, клапану сброса давления и интеллектуальной системе контроля температуры он может отслеживать состояние оборудования в режиме реального времени и быстро реагировать на внутренние неисправности. В трансформаторах сухого типа используются высокотермостойкие изоляционные материалы и технология принудительного воздушного охлаждения для удовлетворения сценариев применения с чрезвычайно высокими требованиями противопожарной защиты, таких как густонаселенные городские районы и высотные здания.

II. Основные категории товаров

1. Трехфазный масляный силовой трансформатор (серия S11/S13/S20/S22).

Конструктивные особенности: Железный сердечник изготовлен из многоступенчатых пластин листов ориентированной кремниевой стали с высокой проницаемостью, а обмотки высокого/низкого напряжения обычно наматываются проводом из бескислородной меди или медной фольгой; минеральное изоляционное масло (10#/25#/45#) используется как в качестве изоляции, так и в качестве средства рассеивания тепла; Полностью герметичный масляный бак из гофрированного картона может эффективно изолировать воздух и влагу.

Метод охлаждения: ONAN (масляное самоохлаждение), большая емкость может быть оснащена принудительным воздушным охлаждением.

Применимые сценарии: внешние подстанции, промышленные парки, преобразование сельской электросети, подстанции коробчатого типа, подключение к фотоэлектрической/ветроэнергетической сети и т. д.

2. Трехфазный сухой силовой трансформатор (серия SCB11/SCB14/SCB18).

Структурные особенности: он использует процесс вакуумного литья эпоксидной смолы (тип SCB) или пропитки (тип SG), без изоляционного масла, огнестойкий, взрывозащищенный, низкий уровень шума, обычно оснащен защитным корпусом IP20 или выше и вентилятором с регулируемой температурой.

Применимые сценарии: распределительные помещения высотных зданий, подземные торговые центры, больницы, центры обработки данных, метро, ​​аэропорты и другие внутренние помещения с высокими требованиями пожарной безопасности и защиты окружающей среды.

3. Специальный трехфазный трансформатор.

Включая энергосберегающие трансформаторы из аморфного сплава (SH15/SCBH15), регулирующие трансформаторы напряжения под нагрузкой (серия SZ), выпрямительные трансформаторы, взрывозащищенные трансформаторы для горнодобывающей промышленности (KBSG), новые повышающие трансформаторы с учетом энергопотребления и т. д., которые можно настроить в соответствии с условиями работы.

III. Основные технические параметры

*Параметры паспортной таблички должны соответствовать соответствующим стандартам, таким как GB 1094 «Силовой трансформатор» и GB/T 6451/GB/T 10228.

Трехфазное масло, погруженное в трансформатор, регулирующий напряжение нагрузки.

IV. Преимущества продукта

• Высокая эффективность и энергосбережение: новое поколение масляных трансформаторов S20/S22 и сухих трансформаторов SCB14/SCB18 имеет значительно меньшие потери холостого хода, чем более старые продукты, что соответствует национальным требованиям энергоэффективности уровня 2 и выше.

• Надежная работа: полностью герметичная конструкция предотвращает окисление масла и попадание влаги; В обмотке используются медные проводники и технология армирования, которая обладает высокой устойчивостью к короткому замыканию.

• Безопасность и защита окружающей среды: Трансформаторы сухого типа безмасляные и негорючие, подходят для густонаселенных мест; Маслонаполненные трансформаторы полностью герметичны и герметичны, а также оснащены многочисленными средствами защиты, такими как клапаны сброса давления и газовые реле.

• Простота обслуживания: полностью герметичный тип, погруженный в масло, позволяет исключить необходимость замены масла во время работы; Трансформаторы сухого типа в основном требуют лишь регулярного удаления пыли и контроля температуры.

V. Предложения по выбору

• Наружное/независимое помещение для распределения электроэнергии/большая мощность (≥1000 кВА) → Отдайте приоритет трехфазному масляному трансформатору (S13/S20/S22), который обладает хорошей экономичностью и высокой перегрузочной способностью.
• В помещении/подвале/густонаселении/высокие требования к противопожарной безопасности → необходим трехфазный сухой трансформатор (SCB14/SCB18), который не содержит масла и более безопасен.
• Обратите внимание на экономию энергии при длительной эксплуатации → Рассмотрите масляный трансформатор из аморфного сплава (SH15) или сухой трансформатор из аморфного сплава (SCBH15).
• Области с большими колебаниями нагрузки или нестабильным напряжением → Опциональный тип регулирования напряжения под нагрузкой (серия SZ).

VI. Технологические прорывы и оптимизация производительности

За последние годы наша страна добилась всемирно известных достижений в разработке трехфазных силовых трансформаторов. На примере первого в стране силового трансформатора напряжением 220 кВ с крупнейшей трехфазной мощностью в один миллион единиц команда исследований и разработок успешно преодолела проблему перегрева деталей конструкции, вызванную высокой утечкой магнитного потока, с помощью инновационных методов электромагнитного расчета и оптимизации структуры обмоток. В то же время применение новой направляющей охлаждающего масла и технологии магнитного экранирования значительно улучшило эффективность рассеивания тепла и возможности работы с низкими потерями. Эти технологические прорывы не только заполняют внутренний дефицит, но и выводят уровень производства моей страны в области высоковольтных трансформаторов большой мощности на передний план в мире.

Что касается материалов и конструкции, в трансформаторах нового поколения обычно используются листы кремниевой стали с низкими потерями и процесс пропитки под давлением в вакууме (VPI), который эффективно снижает ток холостого хода и частичный разряд. Для сложных условий работы в некоторых продуктах также используются многослойные структуры электромагнитного экранирования и высокопроизводительные модули подавления гармоник для контроля общего гармонического искажения (THD) выходного напряжения на чрезвычайно низком уровне, обеспечивая гарантию чистого и стабильного питания для точного производства, медицинского оборудования и других областей, где предъявляются строгие требования к качеству электропитания.

VII. Разнообразные сценарии применения и индивидуальная разработка

Применение трехфазных силовых трансформаторов уже вышло за рамки традиционных электросетей и глубоко интегрировано в различные новые и особые сценарии. В области новой энергетики, будь то повышение мощности и подключение к сети распределенной фотоэлектрической энергии или влаго- и термостойкое энергоснабжение ветряных электростанций, специальные трансформаторы продемонстрировали высокую адаптируемость к окружающей среде; в транснациональной промышленной кооперации индивидуальные трехфазные трансформаторы стали «мостом», обеспечивающим стабильную работу импортного оборудования в ответ на различия в сетевых стандартах в разных странах (например, адаптация напряжения электросетей Китая и Индии).

Работая в суровых условиях, таких как большая высота и экстремальная разница температур, современные трансформаторы обеспечивают долговременную надежную работу в условиях разреженного воздуха и сильных ультрафиолетовых лучей за счет оптимизации каналов охлаждающего воздуха, улучшения изоляции и защиты от ультрафиолета, а также применения конструкции, защищающей от коррозии солевым туманом. Кроме того, благодаря интеграции технологии Интернета вещей интеллектуальные трансформаторы, оснащенные модулями связи 5G, смогли осуществлять мониторинг облачных данных в режиме реального времени, предупреждение о неисправностях и удаленную диагностику, способствуя переходу эксплуатации и технического обслуживания оборудования от «пассивного ремонта» к «активному предотвращению».

VIII. Зеленая трансформация и перспективы на будущее

Следуя цели «двойного углерода», стандарты энергоэффективности трехфазных силовых трансформаторов всесторонне модернизируются. Последние национальные стандарты разделяют энергоэффективность трансформаторов на несколько уровней. Продукты энергоэффективности первого уровня могут в короткие сроки окупить разницу в первоначальной инвестиционной цене благодаря чрезвычайно низким потерям меди и железа. В то же время продвижение и применение экологически чистых изоляционных материалов (таких как синтетическое эфирное масло и силиконовое масло) эффективно снизили риск загрязнения почвы и воды, вызванного утечкой минерального масла.

Заглядывая в будущее, трехфазные силовые трансформаторы больше не будут просто оборудованием для статического преобразования энергии, а будут развиваться в более интеллектуальном, экологичном и гибком направлении. Благодаря быстрому развитию сверхвысоковольтной передачи энергии, интеллектуальных микросетей и систем хранения энергии трехфазные силовые трансформаторы будут продолжать играть незаменимую роль в построении чистой, эффективной и безопасной новой энергетической системы.