Что такое трехмерный трансформатор с намотанным сердечником?

I. Что такое трехмерный трансформатор с намотанным сердечником?

Трансформатор с трехмерным намотанным сердечником представляет собой энергосберегающий силовой трансформатор, в котором в качестве магнитной цепи используется трехмерный треугольный трехмерно расположенный намотанный сердечник. Он состоит из трех однорамных сердечников абсолютно одинаковых геометрических размеров, которые непрерывно наматываются на специальном оборудовании, а затем собираются в равностороннюю треугольную конструкцию. Длины трехфазных магнитопроводов совершенно равны и кратчайшие, швы между слоями отсутствуют.

В названии модели она обычно обозначается буквой «RL» (например, S13-M.RL-100/10, SCB11-RL-1000/10), где «R» представляет прокатанный сердечник, а «L» представляет трехмерную структуру.

По способам изоляции и охлаждения их в основном разделяют на:

• Масляный трансформатор с трехмерным намотанным сердечником (например,Серия S13/S20/S22-M.RL): подходит для наружного распределения электроэнергии, сельских электросетей, блочных трансформаторов и т. д.

• Трансформаторы с трехмерным намотанным сердечником сухого типа (такие как серии SCB11-RL, SGB11-RL): включая типы с изоляцией из смолы и без нее, в основном используемые в закрытых помещениях, высотных зданиях, метро и других местах с высокими требованиями к противопожарной безопасности.

II. Основные технические характеристики и преимущества

По сравнению с традиционным плоским ламинированным сердечником, трехмерный сердечник с обмоткой достиг систематической оптимизации с точки зрения магнитной цепи, потерь, шума, структуры и т. д.:

1. Магнитная цепь полностью симметрична и не имеет потерь в соединениях.

• Железный сердечник изготовлен из непрерывно намотанных полос кремнистой стали, без швов и воздушных зазоров между слоями. Магнитная цепь распределена равномерно по всей длине, исключая участки с высоким сопротивлением и искажения магнитного потока.

• Направление магнитного потока полностью соответствует направлению прокатки (ориентации зерен) листа кремнистой стали, что обеспечивает максимальную магнитную проницаемость.

• Длины трехфазных магнитных цепей равны и кратчайшие, а трехфазные токи холостого хода сбалансированы, что значительно улучшает качество электроэнергии.

2. Потери без нагрузки и ток значительно снижаются.

• Коэффициент потерь в железе снижается с 1,3~1,5 для ламинированного типа примерно до 1,05. Одно только это может снизить потери в сердечнике на 10–20%.

• Количество материала, используемого в железном ярме, снижается примерно на 25 %, общий вес железного сердечника снижается на 18–25 %, а экономия листов из кремнистой стали составляет 25–30 %.

• Фактические данные измерений показывают, что потери холостого хода трансформатора с трехмерным сердечником снижаются на 25–35 % (даже до 50 %) по сравнению с национальным стандартом, а ток холостого хода снижается на 70–92 %. Эффект энергосбережения значителен.

3. Рабочий шум значительно снижен и практически бесшумен.

Шум трансформатора в основном возникает из-за магнитострикции листов кремнистой стали и вибрации магнитных рассеяний в соединениях. Благодаря бесшовной непрерывной магнитной цепи и плотной структуре трехмерного намотанного сердечника вибрация значительно снижается. Рабочий шум обычно на 10–25 дБ(А) ниже национального стандарта. Некоторые продукты могут иметь уровень шума всего 40–47 дБ, что делает их подходящими для чувствительных к шуму сцен, таких как жилые районы, больницы и школы.

4. Хорошая теплоотдача, высокая перегрузочная способность и компактная конструкция.

• Трехфазные катушки расположены в форме штифта с естественным проходом для воздуха, идущим вверх и вниз в центре. Разница температур используется для создания конвекции воздуха для эффективного рассеивания тепла с низким повышением температуры и высокой перегрузочной способностью.

• Площадь пола корпуса машины уменьшается на 10–15 %, а высота уменьшается на 10–20 %. Объем коробчатой ​​подстанции можно уменьшить почти на 1/4, сэкономив монтажное пространство.

5. Высокая устойчивость к короткому замыканию и высокий коэффициент использования материала.

• Обмотки намотаны концентрически на трехмерном каркасе и равномерно нагружены; зажимы в основном сварены в единую треугольную конструкцию, которая может эффективно противостоять осевому и радиальному напряжению при внезапных коротких замыканиях.

• Листы кремнистой стали разрезаются вертикально, коэффициент использования материала близок к 100% и практически нет отходов кромок. Производство является материалосберегающим и экологически чистым.

III. Сравнение с традиционными ламинированными трансформаторами

Вообще говоря, трехмерный намотанный сердечник имеет очевидные преимущества с точки зрения энергоэффективности, шума и объема; ламинированный сердечник все еще имеет пространство для применения в крупносерийном производстве и гибкость при последующей разборке и обслуживании.

IV. Основные области применения и перспективы рынка

1. Типичные сценарии применения

• Городская и сельская распределительная сеть: жилые районы, коммерческие центры, уличное распределение электроэнергии, используя преимущества низкого уровня шума, энергосбережения и небольшой занимаемой площади.

• Общественная и инфраструктурная: высотные здания, больницы, школы, метро, ​​аэропорты, вокзалы и другие места с повышенными требованиями к шуму и безопасности.

• Новая энергетика и промышленность: подключение к фотоэлектрическим и ветроэнергетическим сетям, центры обработки данных, промышленные и горнодобывающие предприятия, нефтяные буровые платформы и т. д.

• Подстанции коробчатого типа и сельские электросети: компактная конструкция, подходящая для подстанций коробчатого типа, полностью герметичная и влагостойкая, подходящая для сельской местности и территорий с суровыми климатическими условиями.

2. Тенденции развития рынка

Благодаря политике повышения энергоэффективности и экологически чистой трансформации уровень проникновения трансформаторов с трехмерным сердечником продолжает расти. В настоящее время продукция охватывает уровни напряжения 10–110 кВ и мощности от десятков до десятков тысяч кВА, а также расширяется в сторону интеллектуального (интегрированного дистанционного мониторинга), трехмерных намотанных сердечников из аморфного сплава и крупномасштабного производства. Ожидается, что внутренний рынок трансформаторов с трехмерным намотанным сердечником сохранит двузначный рост и станет одним из основных направлений трансформации распределительных сетей.

V. Резюме и заключение отбора

Трансформатор с трехмерным намотанным сердечником - это не простая «замена конструкции», а инновация в области энергосбережения системы, основанная на природе магнитной цепи: непрерывная и бесшовная трехмерная магнитная цепь заменяется для меньших потерь, меньшего шума и более компактных размеров, а стоимость эксплуатации всего жизненного цикла (TCO) значительно ниже, чем у традиционных продуктов.

Рекомендации по выбору:

• Если проект расположен в центре города, в густонаселенном районе, в чувствительном к шуму районе или в новом стандартизированном районе, приоритет будет отдан первому/вторичному энергоэффективному трансформатору с трехмерным сердечником;

• Если сельская электросеть рассредоточена по территории станции, имеет большую мощность (например, в некоторых сценариях выше 315 кВА) и требует гибкой модификации на более позднем этапе, ламинированное решение может быть оценено на основе затрат и требований к техническому обслуживанию.

По мере развития производственного процесса и появления эффекта масштаба экономика полного жизненного цикла трехмерных трансформаторов с намотанным сердечником будет приобретать все большее значение, играя ключевую роль в низкоуглеродной трансформации электроэнергии.