Для международных закупок трансформаторов процесс отбора не должен начинаться только с цены или мощности трансформатора. Правильный подход заключается в том, чтобы сначала определить электрическую систему, характеристики нагрузки, рабочую среду и применимые стандарты, а затем определить необходимую мощность и оптимизировать эффективность, повышение температуры, материалы и метод охлаждения.

Основной принцип прост:

Определите сначала нагрузку и условия эксплуатации, во-вторых, мощность трансформатора, а затем оптимизируйте эффективность, надежность, материалы и стоимость жизненного цикла в соответствии с применимыми местными стандартами и требованиями проекта.

1. Определить требования проекта в первую очередь

Перед запросом котировок международный покупатель должен собрать основную информацию о проекте, которая определяет конструкцию трансформатора.

Электрическая система

Подтверждение:

• Первичное и вторичное напряжение

• Частота: 50 Hz или 60 Hz

• Однофазный или трехфазный

• Устройство заземления системы

• Требуемая регуляция напряжения и диапазон кранов

• Уровень короткого замыкания электрической системы

• Внутренняя или наружная установка

• Применимые стандарты и требования к сертификации

Для североамериканских проектов следует подтвердить применимые требования CSA, UL и местные электрические требования. Для рынков МЭК следует определить соответствующие стандарты МЭК и местные нормативные требования.

Маркировка CE не должна рассматриваться как универсальный технический стандарт трансформатора. Его применимость зависит от конкретного продукта и европейских нормативных требований.

Экологические условия

В конструкции трансформатора следует также учитывать:

• Максимальная и минимальная температура окружающей среды

• Высота

• влажность

• Пыль и загрязнение

• Коррозивные газы или химические вещества

• Сейсмические требования

• Внутренняя или наружная установка

• Требуемый уровень корпуса или защиты

Например, трансформатор, установленный в горячей промышленной среде, может потребовать другой термической конструкции, чем установленный в холодном крытом электрическом помещении.

Характеристики нагрузки

Покупатель должен предоставить:

• Общая подключенная нагрузка

• Максимальная нагрузка спроса

• Непрерывные и перерывные нагрузки

• Нагрузки двигателя и условия запуска

• Кондиционер, насосы и компрессоры

• VFD, системы UPS и исправители

• Ожидаемый фактор мощности

• Ожидаемый средний профиль нагрузки

• Потребности в будущем расширении

Запускные и нелинейные нагрузки двигателя не должны оцениваться только на основе их номинального кВт. Запускный ток, падение напряжения, гармоники и дополнительные тепловые эффекты также могут повлиять на выбор трансформатора.

2. Определить емкость трансформатора

Емкость трансформатора обычно указана вкВА или МВАА не просто в кВт.

Предварительный расчет можно сделать с помощью:

S = P × Kd / cosφ

Где:

• S = рассчитанная видимая мощность, кВА

• P = общая активная нагрузка, кВт

• Кд = фактор спроса или разнообразия нагрузки

• Косφ = средний коэффициент мощности

Например, если общая подключенная нагрузка составляет 200 кВт, то коэффициент спроса составляет 0,85, а средний коэффициент мощности составляет 0,80:

S = 200 × 0,85 / 0,80 = 212.5 kVA

Стандарт250 kVA трансформаторпоэтому можно было бы рассмотреть, при условии проверки фактических условий эксплуатации.

Не применяйте фиксированную маржу мощности слепо

Обычно требуется пропускная способность, но нет универсального правила, согласно которому каждый трансформатор должен быть просто слишком большой на 10%, 20% или 40%.

Необходимая маржа зависит от:

• Запускный ток двигателя

• Максимальный спрос

• Падение напряжения

• Температура окружающей среды

• Способность перегрузки трансформатора

• Будущее расширение

• Гармоническая нагрузка

• Требования к избыточности

Например, для установки со многими большими двигателями условия запуска могут определять размер трансформатора даже тогда, когда нормальная рабочая нагрузка кажется относительно небольшой.

Избегайте как недоразмерения, так и переувеличения

Недостаточный трансформатор может работать при чрезмерной нагрузке, что приводит к повышению температуры, падению напряжения и ускоренному старению изоляции.

Чрезмерный трансформатор, с другой стороны, может иметь ненужно высокое ежегодное потребление энергии без нагрузки и более высокую первоначальную стоимость покупки.

Поэтому целью является не просто выбор самого большого трансформатора. Соответствующая мощность должна определяться на основе фактического профиля нагрузки, эксплуатационных условий и стоимости жизненного цикла.

3. Оценка потери без нагрузки и потери нагрузки

Эффективность трансформатора должна оцениваться в течение ожидаемого срока эксплуатации, а не только путем сравнения покупочных цен.

Две основные потери трансформатора:

• Потеря без нагрузки (P) ₀):В основном связан с магнитным ядром и присутствует каждый раз, когда трансформатор заряжается.

• Потеря нагрузки (Pk):В основном связан с сопротивлением обмотки и потерями заблуждения и, как правило, увеличивается примерно с квадратом нагрузочного тока.

Поэтому:

Общая потеря ≈ потеря без нагрузки + потеря нагрузки

Например, если трансформатор работает при 50% нагрузки, его потеря нагрузки составляет примерно четверть номинальной потери нагрузки, если предположить, что соответствующий компонент потери следует ожидаемому квадратному закону.

непрерывная работа

Для центров обработки данных, больниц, промышленных заводов и других объектов, которые остаются на энергии круглосуточно, как без нагрузки, так и потери нагрузки могут существенно повлиять на стоимость жизненного цикла.

В зависимости от применения могут рассматриваться материалы ядра с низкими потерями, такие как высококачественная электрическая сталь Hi-B, ориентированная на зерно, или аморфный металл.

Перерывные операции

Для объектов, работающих только в определенные часы, годовой вклад в потери без нагрузки может отличаться. Покупатель должен сравнивать фактические ежегодные рабочие часы, профиль нагрузки и цену на электроэнергию, а не выбирать конструкцию с низкими потерями только на основе номинальной эффективности.

Стоимость жизненного цикла

При надлежащем сравнении закупок следует учитывать:

Стоимость жизненного цикла = затраты на покупку + затраты на энергию + затраты на обслуживание + другие эксплуатационные затраты

Для проектов долгосрочных трансформаторов трансформатор с более высокой первоначальной ценой иногда может обеспечить более низкую общую стоимость, когда его меньшие потери учитываются в течение многих лет.

Для канадских проектов покупатель также должен подтвердить, относится ли трансформатор к применимымCSA C802 требования к энергоэффективности и канадские нормативные требования.

4. Проверьте повышение температуры и изоляционную систему

Повышение температуры является важным фактором, влияющим на срок службы трансформатора и надежность работы, ноКласс изоляции и повышение температуры трансформатора не должны рассматриваться как один и тот же параметр.

Например:

Изоляция F-класса автоматически не означает повышение температуры трансформатора 100 K.

Покупатель должен отдельно подтвердить:

• Тепловой класс системы изоляции

• Номинальное повышение температуры обмотки

• Повышение температуры топ-масла для трансформаторов, погруженных в масло

• Температура окружающей среды

• Метод охлаждения

• Температура горячей точки

• Применимые стандартные пределы

Трансформатор, предназначенный для окружающей среды с высокой температурой окружающей среды, может потребовать более низкого повышения температуры, увеличения мощности охлаждения или других мер теплового проектирования.

Высокотемпературные среды

Для проектов в регионах, где температура окружающей среды может достигать 45°C или выше, производитель трансформатора должен проверить, что выбранная мощность, изоляционная система, повышение температуры и устройство охлаждения подходят для фактических условий площадки.

Простое указание более высокого класса изоляции само по себе не решает проблемы теплового конструкции.

Холодная среда

Для проектов в регионах с очень низкими температурами, таких как северная Канада, производителю следует рассмотреть:

• Низкотемпературные характеристики материала

• Свойства масла и характеристики холодного потока

• Условия запуска и активации

• Уплотнительные материалы

• Дизайн наружного корпуса

• Требования к нагревателям, когда это применимо

Поэтому повышение температуры следует оценивать вместе с фактической температурой окружающей среды, а не рассматривать как независимое число.

5. Выберите ядро, обмотку и изоляционные материалы

Выбор материала влияет на эффективность, тепловые характеристики, механическую прочность, стоимость и срок службы.

Основный материал

Обычная зерноориентированная электрическая сталь

Это обеспечивает экономически эффективное решение для многих стандартных приложений трансформаторов.

Зерноориентированная электрическая сталь Hi-B

Высококачественная электрическая сталь Hi-B обеспечивает улучшенную магнитную производительность и низкую потерю ядра. Он широко используется в современных высокоэффективных трансформаторах мощности и распределения.

Аморфный металл

Аморфные металлические ядра могут достичь очень низких потерь без нагрузки по сравнению с обычной зерноориентированной электрической сталью.

Они могут быть особенно привлекательными для трансформаторов, которые сохраняют энергию в течение длительного периода времени, но работают при относительно низкой средней нагрузке.

Однако аморфные металлические ядра механически более чувствительны, чем обычные ламинированные стальные ядра. Поэтому следует тщательно рассмотреть требования к транспортировке, зажиму, обращению и установке.

Фактическое преимущество энергосбережения должно оцениваться с использованием гарантированных производителем потерь без нагрузки, а не на основе фиксированного процентного сравнения.

Медь против алюминиевых обмоток

Медь и алюминий являются широко используемыми проводниками.

Медь

Медь предлагает высокую электропроводность и может обеспечить компактные конструкции обмотки. Он обычно выбирается там, где пространство, потери или специфические механические требования важны.

Алюминий

Алюминий обеспечивает более низкую стоимость материала и меньший вес, хотя для тех же электрических характеристик может потребоваться большее поперечное сечение проводника.

Выбор должен основываться на:

• Гарантированная потеря нагрузки

• Размеры обмотки

• Механическая конструкция

• Способность выдерживать короткое замыкание

• Вес

• Стоимость

• Требования к применению

Медь и алюминий не следует судить только по названию материала. Производительность короткого замыкания в значительной степени зависит от конструкции обмотки, размеров проводника, механической поддержки и качества производства.

Если используются медно-алюминиевые соединения, следует четко указать метод соединения и защиту от коррозии.

Рекомендация по закупкам

Материал проводника должен быть прямо указан в технической спецификации:

Проводник обмотки: Медь/Алюминий — подтверждается и гарантируется производителем.

Это позволяет избежать двусмысленности при сравнении котировок различных поставщиков.

6. Укажите изоляционную систему и метод охлаждения

Для трансформаторов сухого типа обычные изоляционные системы включают литые смолы и импрегнированные конструкции.

Для погруженных в масло трансформаторов изолирующая жидкость может быть:

• Минеральное масло

• Природный эстер

• Другие определенные изоляционные жидкости

Выбор зависит от требований пожарной безопасности, экологических соображений, условий установки и применимых правил.

Природные эфирные жидкости могут рассматриваться для проектов, где пожарная безопасность и экологические характеристики важны, но их пригодность и сертификация должны быть подтверждены для конкретной конструкции трансформатора и юрисдикции.

Методы охлаждения

Типичные механизмы охлаждения включают:

Сухой тип:

• AN — Природный воздух

• AF — Воздушные силы

Погруженные в масло:

• ONAN — Натуральное масло, Натуральный воздух

• ONAF — Масло натуральное, воздушное

• Другие системы охлаждения для крупных трансформаторов

Метод охлаждения должен быть выбран в соответствии с мощностью трансформатора, профилем нагрузки, температурой окружающей среды и условиями установки.

7. Подтвердите импеданс короткого замыкания и другие технические параметры

Импеданс короткого замыкания является важным параметром трансформатора, поскольку он влияет как на регулирование тока неисправности, так и напряжения.

Более низкий импеданс, как правило, позволяет более высокий перспективный ток короткого замыкания, в то время как более высокий импеданс, как правило, уменьшает доступный ток неисправности, ограниченный трансформатором, но может привести к большему падению напряжения.

Поэтому импеданс должен быть согласован с:

• Емкость короткого замыкания системы

• Защитное оборудование

• Емкость трансформатора

• Запуск двигателя

• Регулирование напряжения

• Требования к параллельной эксплуатации

Для многих распределительных трансформаторов обычные значения около 4%-6%, но это не должно рассматриваться как универсальное требование.

Другие параметры, которые должны быть подтверждены, включают:

• Векторная группа

• Диапазон крана

• Тип переменника крана

• Нейтральная конфигурация

• Расположение бутушки

• Мониторинг температуры

• Фанаты

• Устройство снижения давления

• Консерватор

• Заземные терминалы

• Уровень корпуса/защиты

• Уровень шума

• Защита от коррозии

• Размеры и вес

• Ограничения на перевозку

8. Проверьте сертификаты и фабричные испытания

Международные покупатели не должны полагаться только на общее заявление поставщика о том, что трансформатор "сертифицирован IEC" или "одобрен UL".

Покупатель должен запросить и проверить применимые:

• Отчеты об испытаниях типа

• Сертификационные документы

• Отчеты о рутинных испытаниях

• Процедуры фабричного испытания

• Спецификации материала

• Гарантированные потери

• Данные о повышении температуры

• Уровни изоляции

Наиболее важным моментом является проверка того, что имеющиеся сертификационные и испытательные доказательства действительно охватывают предлагаемую конструкцию трансформатора, номинации, конструкцию и применимую категорию продукции.

Отчет об испытании другого трансформатора не должен автоматически рассматриваться в качестве доказательства предлагаемого блока.

Требования к FAT

Для крупных международных проектов спецификация покупки должна четко определить необходимые заводские приемные испытания.

Типичные проверки могут включать:

Точный охват ФАТ должен соответствовать применимому стандарту и технической спецификации проекта.

9. Два типичных примера выбора трансформатора

Пример 1: 1000 kVA сухого типа трансформатор для коммерческого здания

Коммерческое здание в Северной Америке требует трехфазного трансформатора13.8 kV до 480Y/277 V, 60 Hz.

Здание включает системы HVAC, лифты, освещение, серверы и общие нагрузки.

Расчетный максимальный спрос составляет приблизительно800 кВтпри среднем коэффициенте мощности 0,90:

S = 800 / 0,90 ≈ 889 kVA

После рассмотрения будущего расширения, изменения нагрузки и требований проекта1000 kVA сухого типа трансформаторМожно рассматривать.

Поскольку трансформатор установлен внутри помещения, атрансформатор сухого типа из литой смолыможет быть выбран там, где проект требует сухого типа раствора.

Проект также включает в себя VFD и оборудование UPS, поэтому покупатель должен подтвердить ожидаемый гармонический ток и тепловую конструкцию производителя для нелинейных нагрузок.

Типичная спецификация закупок

Логика выбора

Внутренняя установка + 60 Hz Северноамериканская система + коммерческие нагрузки + нагрузки VFD / UPS

→ Конструкция сухого типа, применимая сертификация, тепловые характеристики, гармоничная способность, шум и эффективность становятся ключевыми соображениями закупок.

Пример 2: 2500 kVA трансформатор, погруженный в масло, для промышленного завода

Промышленный завод требует наружного трансформатора, чтобы уйти33 kV в 6.6 kV, 50 Hz.

Трансформатор поставляет двигатели, насосы, компрессоры и производственное оборудование и, как ожидается, будет работать непрерывно.

Расчетный максимальный спрос составляет приблизительно2100 kWпри среднем коэффициенте мощности 0,90:

S = 2100 / 0,90 ≈ 2333 kVA

Учитывая условия эксплуатации, изменения нагрузки и будущее расширение, а2500 kVA трансформатор с погружением в маслоМожно рассматривать.

Для внешней установки и непрерывной промышленной эксплуатации,ONAN трансформатор с погружением в масломожет быть подходящей при условии требуемой тепловой производительности и профиля нагрузки.

Особое внимание следует уделить гарантированной потере без нагрузки, потере нагрузки, импедансу, повышению температуры, уровню изоляции и долгосрочной надежности работы.

Типичная спецификация закупок

Логика выбора

Накрытая установка + непрерывная промышленная работа + нагрузки двигателя + система 33 kV

→ Конструкция, погруженная в масло, мощность охлаждения, импеданс короткого замыкания, потери, уровень изоляции и долгосрочная надежность становятся основными соображениями закупок.

10. Контрольный список закупок окончательных трансформаторов

Перед размещением заказа на покупку международный покупатель должен иметь возможность ответить на следующие вопросы:

Вывод

Для международных закупок трансформаторов правильный процесс отбора:

1. Определить электрическую систему, окружающую среду, характеристики нагрузки и применимые стандарты.

2. Рассчитайте необходимые кВА на основе фактического спроса, коэффициента мощности и разнообразия нагрузки, а затем рассмотрите запуск двигателя, будущее расширение и условия эксплуатации.

3. Сравните потери без нагрузки и нагрузки с использованием фактического профиля нагрузки и оцените стоимость жизненного цикла, а не только покупную цену.

4. Подтвердите изоляционную систему, номинальное повышение температуры и метод охлаждения в соответствии с применимыми стандартами и условиями места.

5. Выберите материалы ядра и обмотки в соответствии с эффективностью, надежностью, механическими требованиями и бюджетом.

6. Окончать импеданс, векторную группу, диапазон крана, аксессуары, требования корпуса и другие специфические для проекта параметры.

7. Проверьте охват сертификации, доказательства испытаний, гарантированные технические данные и требования FAT перед размещением заказа на покупку.

Поэтому лучшим трансформатором не обязательно является самый дешевый или трансформатор с самой большой мощностью. Это трансформатор, которыймощность, эффективность, тепловые характеристики, материалы, защита, сертификация и стоимость жизненного цикла правильно соответствуют фактическому проекту.