L'olio isolante circola silenziosamente all'interno del trasformatore e il design sinergico di lamiere di acciaio al silicio ad alta efficienza-e canali dell'olio di raffreddamento converte la perdita di energia elettrica in una sottile dissipazione del calore. Un nuovo trasformatore-efficiente dal punto di vista energetico consente ogni anno di risparmiare abbastanza elettricità da alimentare decine di famiglie per un anno.
Olio per trasformatori, attraverso le sue eccellenti proprietà di raffreddamento e isolamento, riduce direttamente le perdite a vuoto e a carico durante il funzionamento del trasformatore. I trasformatori di nuova-generazione che utilizzano lamiere di acciaio al silicio ad alta-efficienza e strutture centrali ottimizzate non presentano-perdite di carico inferiori in media dal 35% al 45% rispetto alle generazioni precedenti e perdite di carico inferiori in media dal 20% al 30%.
Il nuovo standard nazionale GB 20052-2020 stabilisce requisiti più rigorosi per l'efficienza energetica dei trasformatori di potenza, promuovendo i trasformatori a risparmio energetico ad alta-efficienza di Livello 1 e Livello 2 come mainstream del mercato.
01 Nucleo di efficienza energetica
L'olio per trasformatori svolge un duplice ruolo fondamentale nelle apparecchiature elettriche. Come mezzo isolante, protegge gli avvolgimenti e il nucleo dai guasti elettrici; come liquido refrigerante, trasferisce continuamente il calore generato durante il funzionamento all'ambiente esterno.
Questa duplice funzione determina direttamente le prestazioni di efficienza energetica del trasformatore, soprattutto in caso di funzionamento a lungo-termine e in condizioni di carico pesante.
Il miglioramento dell'efficienza energetica dei trasformatori- immersi in olio si ottiene attraverso l'innovazione dei materiali, l'ottimizzazione strutturale e il funzionamento e la manutenzione intelligenti. Attualmente, oltre l'80% dei trasformatori che operano nella rete elettrica utilizzano progetti-a bagno d'olio, la maggior parte dei quali si basa sul raffreddamento naturale della circolazione dell'olio.
Questo design bilancia efficienza e affidabilità, diventando il pilastro del sistema di alimentazione.
02 Meccanismo di dissipazione del calore
L'efficienza di raffreddamento dell'olio del trasformatore è direttamente correlata all'efficienza energetica dell'apparecchiatura. L'olio isolante, attraverso la convezione termica e l'irraggiamento, trasferisce il calore generato durante il funzionamento del trasformatore dal nucleo e dagli avvolgimenti alla parete del serbatoio dell'olio, per poi dissiparlo nell'aria circostante.
I trasformatori a bagno d'olio- utilizzano un design di raffreddamento unico, che solitamente riserva canali d'olio dedicati tra gli avvolgimenti, consentendo all'olio caldo di salire naturalmente, raffreddarsi e quindi scendere, formando una circolazione continua.
Per migliorare l'efficienza di dissipazione del calore, i moderni trasformatori utilizzano vari design innovativi. L'aumento del numero di canali dell'olio può aumentare l'area di contatto tra l'olio e l'aria; l'ottimizzazione della disposizione del canale dell'olio può evitare il surriscaldamento locale. I trasformatori di grandi dimensioni incorporano anche canali di raffreddamento dell'olio nei loro nuclei per garantire che il calore venga adeguatamente dissipato dal flusso di olio circolante.
03 Sinergia materica
Le prestazioni ad alta efficienza energetica dell'olio per trasformatori sono inseparabili dal suo lavoro sinergico con altri materiali avanzati. I moderni trasformatori ad alta-efficienza utilizzano lamiere di acciaio al silicio a grani orientati-laminati a freddo-di alta qualità-come materiale centrale. Questo materiale presenta un'elevata permeabilità magnetica, un'elevata resistività e una bassa perdita di correnti parassite.
Le lamiere di acciaio al silicio ad alta-efficienza hanno in genere spessori più sottili e un orientamento dei grani più ottimizzato, consentendo al flusso magnetico di fluire più uniformemente all'interno del nucleo.
Anche il design della struttura centrale è attentamente ottimizzato, utilizzando giunti multi-stadio e giunti completamente smussati per garantire che la direzione del flusso magnetico sia allineata con l'orientamento delle venature delle lamiere di acciaio al silicio.
Gli avvolgimenti del trasformatore sono costituiti da fili di elevata-purezza e bassa-resistenza, che riducono le perdite di resistenza durante la trasmissione di corrente. L'effetto sinergico di questi materiali con l'olio del trasformatore migliora collettivamente l'efficienza energetica complessiva dell'apparecchiatura.
04 Controllo delle perdite
Le perdite di energia durante il funzionamento del trasformatore si dividono principalmente in perdite a vuoto e perdite a carico. La perdita in assenza di carico- si riferisce al consumo di energia quando il trasformatore è collegato all'alimentazione ma senza carico, causato principalmente dall'isteresi e dagli effetti delle correnti parassite nel nucleo.
La perdita di carico è correlata alla potenza trasmessa dal trasformatore e varia con la dimensione del carico.
La nuova generazione di trasformatori ad alta efficienza energetica-ha compiuto progressi significativi nel controllo delle perdite. Prendendo come esempio un comune trasformatore da 800kVA, il tipo S20 ha una perdita totale di 6630W, mentre il tipo S11 della generazione precedente arrivava a 10380W, risparmiando 3750W di elettricità all'ora.
Dopo l'implementazione del nuovo standard nazionale GB 20052-2020, i requisiti di efficienza energetica per i trasformatori di potenza sono stati ulteriormente migliorati. I prodotti di efficienza energetica di Livello 1 presentano perdite a vuoto inferiori del 30% e perdite di carico inferiori del 15% rispetto ai prodotti di efficienza energetica di Livello 3.
05 Tendenze ambientali
Con i crescenti requisiti ambientali, l'olio per trasformatori si sta sviluppando in una direzione più rispettosa dell'ambiente. L'olio isolante estere naturale sta emergendo come sostituto dell'olio minerale. Questo mezzo isolante estratto dalle piante è biodegradabile, ha un punto di infiammabilità fino a 360 gradi, riducendo significativamente il rischio di incendio e i rischi ambientali. La sottostazione Gaoxiang di Wuxi, nella provincia di Jiangsu, ha messo in funzione il primo trasformatore al mondo in olio a base di esteri naturali da 110 kV, contribuendo alla creazione di una sottostazione a zero-carbonio.
Questo trasformatore ecologico non solo utilizza olio di estere naturale, ma considera anche la riduzione delle emissioni di carbonio durante l'intero ciclo di vita del prodotto, compreso l'uso di fonti di energia non-fossili. L'industria energetica utilizza metodi di certificazione dei prodotti per identificare e valutare gli indicatori di risparmio energetico e i prodotti qualificati per il risparmio energetico possono essere contrassegnati con un'etichetta di certificazione di risparmio energetico.
Con l'avanzamento del piano di miglioramento dell'efficienza energetica dei trasformatori, si prevede che la percentuale di trasformatori a risparmio energetico ad alta-efficienza energetica-in funzione aumenterà del 10% entro il 2023, con la percentuale di trasformatori a risparmio energetico ad alta-efficienza energetica-di nuova aggiunta che raggiungerà oltre il 75% in quell'anno.
La prima sottostazione da 110 kV "zero-carbonio" in Cina ha adottato trasformatori in olio di estere naturale, il cui mezzo isolante proviene da estratti vegetali rinnovabili, con un punto di infiammabilità di circa 150 gradi superiore rispetto all'olio minerale tradizionale.
Le società che gestiscono la rete elettrica stanno gradualmente sostituendo i vecchi trasformatori con nuovi modelli-efficienti dal punto di vista energetico e il tasso di perdita di linea in alcune aree è sceso dal 6,2% al 4,8%. Quando scende la notte e la città si illumina, questi trasformatori immersi nell’olio isolante continuano a funzionare, fornendo elettricità con maggiore efficienza energetica in ogni angolo che necessita di luce.
