1. Введение
За рубежомтрансформатортендера проекта, выбора оборудования и приемки технологического присоединения, параметры потерь служат двумя основными показателями оценки эксплуатационных затрат трансформатора и уровня энергоэффективности, а именно:потери на холостом ходуипотеря нагрузки. Когда китайские производители экспортируют трансформаторы, они часто путают механизмы возникновения этих двух типов потерь. Сосредоточение внимания только на номинальной мощности и уровне напряжения при игнорировании обязательных правил энергосбережения в различных странах и регионах может привести к серьезным последствиям, таким как срыв таможенного оформления, отказ от приемки проекта и недействительные торги.
Потери холостого хода и потери нагрузки возникают из совершенно разных физических источников и по-разному реагируют на условия эксплуатации, а также соответствуют различным требованиям к предельным значениям энергоэффективности в разных регионах мира. Тщательное понимание их различий и соответствие зарубежным спецификациям энергосбережения имеет важное значение для успешной реализации экспортных проектов трансформаторов.
2. Основные различия между потерями на холостом ходу и потерями под нагрузкой
2.1 Определение и принцип потерь на холостом ходу
Потери на холостом ходу, также известные как потери в сердечнике, относятся к потерям мощности, вызваннымтрансформаторкогда его вторичная обмотка разомкнута и к первичной обмотке приложено номинальное напряжение. В основном это происходит внутри железного сердечника и состоит из потерь на гистерезис и потери на вихревые токи. Пока трансформатор находится под напряжением и подключен к электросети, независимо от того, несет ли вторичная обмотка нагрузку или какой ток она выдает, железный сердечник остается под переменным намагничиванием, и потери на холостом ходу сохраняются практически без зависимости от скорости нагрузки.
С практической точки зрения, потери в сердечнике потребляют электроэнергию 24‑7 дней в неделю после включения трансформатора. Для распределительных трансформаторов, работающих без остановок, например, на городских подстанциях, в промышленных парках, а также на фотоэлектрических и ветровых электростанциях, накопленные потери на холостом ходу будут вызывать значительные ежегодные затраты на электроэнергию. Чтобы уменьшить потери на холостом ходу, производители используют листы из кремнистой стали с высокой проницаемостью, оптимизируют процессы укладки железных сердечников и минимизируют зазоры в соединениях сердечников.
2.2 Определение и принцип потери нагрузки
Потери нагрузки также называются потерями в меди. Оно появляется, когда номинальный ток протекает через обмотки в условиях полной нагрузки. Основная часть тепла образуется за счет сопротивления проводников обмоток высокого и низкого напряжения, а также дополнительных потерь на вихревые токи в обмотках и паразитных потерь, вызванных магнитной утечкой в металлических элементах конструкции.
Потери нагрузки пропорциональны квадрату мощности нагрузки трансформатора. В условиях холостого хода или небольшой нагрузки потери нагрузки остаются низкими. Когда трансформатор приближается к полной нагрузке, ток в обмотке возрастает и потери в нагрузке быстро увеличиваются. Если оборудование большую часть времени работает с низкой нагрузкой, потери нагрузки составляют небольшую долю общих потерь; во время пиковой нагрузки при полной нагрузке он становится доминирующим источником потерь. Общие меры по снижению потерь нагрузки включают увеличение площади поперечного сечения проводников обмотки, применение медных материалов с высокой проводимостью и оптимизацию компоновки обмотки для уменьшения магнитной утечки.
2.3 Сравнение ключевых параметров
1. Положение генерации: потери холостого хода происходят в железном сердечнике; Потеря нагрузки возникает в проводниках обмоток и металлических конструкциях.
2. Зависимость от нагрузки: потери при холостом ходе возникают после подачи питания и практически не изменяются с нагрузкой; Потери нагрузки зависят от квадрата тока нагрузки.
3. Факторы влияния: материал кремниевой стали и технология изготовления сердечника для обеспечения потерь на холостом ходу; материал обмотки, сечение проводника и уровень магнитной утечки для потерь нагрузки.
4.Влияние на применение: потери при холостом ходу оценивают энергопотребление в непрерывном режиме ожидания; потери нагрузки отражают выделение тепла и потребление энергии при пиковой работе с полной нагрузкой.
Многие покупатели допускают распространенную ошибку: оценивают производительность только по общей величине потерь, не различая две категории потерь. На фотоэлектрических электростанциях с почти нулевой выходной мощностью в ночное время трансформаторы сохраняют напряжение, поэтому потери на холостом ходу преобладают над потерями энергии. Для промышленных подстанций, обслуживающих заводы, работающие на полную мощность, потери нагрузки во многом определяют эксплуатационные затраты на электроэнергию. Выбор должен основываться на фактической кривой нагрузки проекта, а не просто на достижении минимального значения одного отдельного показателя потерь.
3. Зарубежные основные правила энергосбережения и рекомендации по адаптации
Во многих странах мира были приняты обязательные стандарты энергоэффективности длятрансформаторы. Экспортируемые трансформаторы должны соответствовать соответствующим лимитам потерь, чтобы получить доступ на рынок.
ЕС внедряет правила экодизайна, устанавливая обязательные верхние пределы потерь холостого хода и потерь нагрузки распределительных трансформаторов, а также определяя несколько классов энергоэффективности. Трансформаторы старого поколения с большими потерями запрещены к размещению на рынке. Тендеры на проекты EPC напрямую включают ограничения потерь Ecodesign в технические спецификации.
Северная Америка следует спецификациям ANSI по энергоэффективности, определяющим индексы потерь для масляных и сухих трансформаторов соответственно. Дополнительные пороги доступа и субсидии на энергосбережение применяются в частичных штатах.
В инфраструктурных проектах в Юго-Восточной Азии, на Ближнем Востоке и в Африке широко используется стандарт IEC 60076-11. Даже при отсутствии местного обязательного законодательства международные владельцы EPC считают эффективность с минимальными потерями важным фактором при оценке предложений.
Отечественные модели, такие как масляные трансформаторы S13, S15 и сухие трансформаторы SCB13, SCB14, могут удовлетворить большинству зарубежных требований к высокой эффективности. Однако внутреннее соответствие не равно зарубежной квалификации. Для того же класса мощности и напряжения EU Ecodesign устанавливает более строгие пределы потерь, чем национальные стандарты Китая. Некоторые отечественные продукты по-прежнему не проходят проверку за рубежом.
Практические предложения для внешней торговли: Во-первых, подтвердите правила энергоэффективности на целевых рынках и получите четкие предельные значения потерь при холостом ходу и потерь при нагрузке на этапе торгов. Во-вторых, предоставьте клиентам официальные отчеты об испытаниях на потери и сертификаты сторонних лабораторий. Зарубежные владельцы придают большое значение измеренным данным испытаний, а не результатам теоретических расчетов. В-третьих, выполнить расчет энергопотребления на основе кривых нагрузки клиентов и продемонстрировать ежегодные выгоды от энергосбережения, преобразуя параметры потерь в понятные преимущества по стоимости жизненного цикла для повышения конкурентоспособности продукта. В-четвертых, отдельные масляные и сухие трансформаторы, так как за рубежом их пределы энергоэффективности разные и параметры нельзя смешивать.
4. Распространенные ошибки при экспортно-ориентированном отборе
- Ссылка только на данные о потерях в соответствии с китайскими национальными стандартами без согласования с обязательными правилами страны-импортера, что приводит к невозможности приемки после прибытия товара.
- Непонятные условия испытаний: потери нагрузки измеряются при номинальной температуре. Расходящиеся эталонные температуры в разных стандартах приводят к численному отклонению.
- Стремление к низкой первоначальной стоимости закупок и выбор трансформаторов с высокими потерями без учета стоимости жизненного цикла. Зарубежные сетевые проекты оценивают LCC (стоимость жизненного цикла). Трансформаторы с высокими потерями имеют низкую закупочную цену, но приносят гораздо более высокие долгосрочные счета за электроэнергию.
- Использование расплывчатого описания, такого как «трансформатор с низкими потерями», в тендерной документации без указания точных значений потерь на холостом ходу и под нагрузкой, что приводит к последующим коммерческим спорам.
Краткое содержание
Потери на холостом ходу (потери в сердечнике) возникают из-за железного сердечника и продолжают потреблять энергию, пока трансформатор включен, независимо от фактической нагрузки. Потери нагрузки (потери меди) происходят из обмоток и возрастают вместе с током нагрузки. Они принципиально различаются по физическому происхождению и эксплуатационным характеристикам, поэтому выбор оборудования должен соответствовать профилям проектных нагрузок. В регионах мира применяются отдельные обязательные коды доступа к энергии для трансформаторов, включая стандарты ЕС Ecodesign, Североамериканские стандарты ANSI и IEC. Модели трансформаторов, сертифицированные внутри страны, не могут напрямую считаться подходящими для зарубежных рынков.
