Dlaczego jednostki rozdzielcze o niskich stratach są niezbędne dla sieci przemysłowych
Zakłady przemysłowe należą do największych odbiorców energii w dowolnym systemie elektrycznym. Moc przepływająca przez transformatory rozdzielcze stanowi znaczny koszt eksploatacji w hutaх stali i zakładach chemicznych, centrach danych oraz złożonych obiektach produkcyjnych. Wydajność transformatorów była dotychczas kwestią, której nie przywiązywano dużej wagi w porównaniu z innymi urządzeniami, lecz sytuacja ta uległa znaczącej zmianie. Wraz ze wzrostem kosztów energii, coraz surowszymi standardami emisji dwutlenku węgla oraz podnoszeniem zrównoważonego rozwoju na priorytet działalności firm, jednostki rozdzielcze o niskich stratach stały się obszarem zainteresowania, a nie tylko specyficznym wymaganiem projektowym sieci przemysłowej. Jiangsu Ryan Electric, korzystając z dziedzictwa wspólnej przedsiębiorstwa z Eaton oraz zaawansowanych możliwości produkcyjnych, jest w stanie dostarczyć wydajności wymaganej przez nowoczesny przemysł.
Wszystkie transformatory, niezależnie od ich konstrukcji, wykazują dwie straty: straty w stanie jałowym (straty w rdzeniu), występujące przez 24 godziny na dobę, 365 dni w roku, oraz straty obciążeniowe (straty w uzwojeniach), które zmieniają się wraz z prądem. W przypadku zakładu przemysłowego pracującego 24 godziny na dobę te straty będą bezpośrednio przekształcać się w koszty energii elektrycznej, które będą się gromadzić w czasie.
Weźmy na przykład transformator rozdzielczy o mocy 2,5 MVA obciążony w 80 procent. Nawet jeśli jego sprawność wzrośnie o 1 punkt procentowy – czyli zamiast 1,5 procent stanie się 0,5 procent – oszczędności wyniosą około 175 000 kWh/rok. Odpowiada to ponad 15 000 USD rocznie na transformator przy przemysłowych taryfach na energię elektryczną. Przy 30-letnim okresie eksploatacji strategia oszczędzania przyniesie oszczędności w wysokości pół miliona dolarów – kwota ta jest znacznie wyższa niż koszt zakupu sprzętu. W niskoporatowych jednostkach rozdzielczych firmy Ryan Electric zrealizowano wiele oszczędności dzięki zoptymalizowanej stali rdzeniowej, precyzyjnie zaprojektowanym uzwojeniom oraz zaawansowanym metodom produkcji, które zmniejszają straty jałowe i obciążeniowe. Ogólna kwota oszczędności stanowi istotny wkład w zysk netto w przypadku obiektów eksploatujących wiele transformatorów.
Serdcem każdego transformatora o niskich stratach jest jego rdzeń. Konwencjonalna stal krzemowa o strukturze ziarnistej, choć wydajna, osiągnęła już swój maksymalny potencjał pod względem sprawności. W naszych transformatorach rozdzielczych firma Ryan Electric stosuje najnowszą generację wysokoprzepuszczalnych, zorientowanych wzdłużnie stali krzemowych oraz stopów metalicznych amorficznych, co pozwala ograniczyć lub nawet zmniejszyć straty w rdzeniu o 70% lub więcej w porównaniu do konwencjonalnych konstrukcji.
Geometria rdzeni ma również istotne znaczenie przy redukcji strat oprócz materiałów. Nasza konstrukcja połączeń rdzenia z ukośnymi, stopniowymi nacięciami minimalizuje szczeliny powietrzne w połączeniach rdzenia, co zmniejsza prąd magnesujący oraz wynikające z niego straty. Wymiary rdzenia są zoptymalizowane w taki sposób, aby maksymalnie wykorzystać materiał przy jednoczesnej minimalizacji strat, zapewniając najbardziej opłacalną sprawność dla każdej aplikacji. W naszych transformatorach z żywicą odlewającą i z przemoczną impregnacją wakuowo-ciśnieniową (VPI) stosujemy nowoczesne systemy docisku rdzenia, w których nacisk na pakiet rdzenia jest równomiernie rozprowadzany, dzięki czemu unika się lokalnych strat spowodowanych naprężeniami mechanicznymi. Każda z naszych konstrukcji rdzenia jest gruntownie testowana w laboratoriach zatwierdzonych przez CNAS, co gwarantuje, że obliczone wartości sprawności rzeczywiście odzwierciedlają wyniki uzyskane w warunkach rzeczywistych.
Przy małym obciążeniu dominują straty rdzenia, natomiast przy wyższym obciążeniu dominują straty obciążeniowe, które są głównie I²R straty w uzwojeniach stają się istotne. Radzi się z nimi poprzez zastosowanie kilku innowacji projektowych w jednostkach rozdzielczych o niskich stratach.
Uzwojenia transformatorów Ryan Electric wykonane są z miedzi o wysokiej przewodności zamiast z aluminium, co pozwala zmniejszyć straty rezystancyjne o około 40 procent przy tej samej powierzchni przekroju. Nasze metody nawijania są na tyle precyzyjne, że zapewniają stałą odległość między poszczególnymi zwojami oraz ścisłe tolerancje, które ograniczają wielkość strat prądów wirowych – wzrastających wraz z poziomem zawartości harmonicznych w środowisku przemysłowym. W przypadku większych jednostek stosujemy przewodniki skręcone (transponowane), które minimalizują prądy cyrkulacyjne w uzwojeniach wielonitkowych, a tym samym dalszym stopniem ograniczają straty. Procedura impregnacji pod próżnią i pod ciśnieniem (VPI), stosowana w naszych transformatorach suchych i zanurzanych w cieczy, usuwa puste przestrzenie powodujące lokalne nagrzewanie się i wzrost oporu. Wydajność charakteryzuje się niskimi stratami przy obciążeniu, co stale przekracza standardy branżowe, zapewniając efektywność rosnącą wraz z każdą dodatkową ampero-prądową jednostką.
Oprócz bezpośrednich korzyści ekonomicznych jednostki rozdzielcze o niskich stratach są kluczowe dla spełnienia zobowiązań dotyczących zrównoważonego rozwoju oraz norm regulacyjnych. Rosnąca presja działa na zakłady przemysłowe na całym świecie, wymuszając ograniczenie śladu węglowego – niezależnie od tego, czy chodzi o cele środowiskowe przedsiębiorstwa, przepisy rządowe, czy oczekiwania klientów wobec ich łańcuchów dostaw.
Efektywność transformatorów, wyrażona w oszczędzonych kilowatogodzinach, przekładają się na redukcję pośrednich emisji dwutlenku węgla przez obiekt zgodnie z marginalnym wskaźnikiem emisji sieci energetycznej. W firmach korzystających z systemów raportowania, takich jak Global Reporting Initiative (GRI) lub Science Based Targets initiative (SBTi), te ograniczenia mają bezpośredni wpływ na zobowiązania klimatyczne. Ponadto normy dotyczące efektywności stają się coraz surowsze na całym świecie – przykładem mogą być niedawne przepisy dotyczące transformatorów wydane przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych lub wymogi Ecodesign w Europie. Niskoporatowe układy rozdzielcze firmy Ryan Electric zostały zaprojektowane tak, aby spełniać obecne wymagania i jednocześnie uwzględniać przyszłe standardy, co chroni klientów przed utratą wartości urządzeń spowodowaną ich przestarzeniem wynikającym z nowych regulacji.
Spełniamy wymagania norm IEEE oraz standardów UL i CE oraz innych międzynarodowych norm dotyczących wydajności i posiadamy certyfikaty wydane przez niezależne organizacje weryfikujące skuteczność działania: ASTA, DEKRA oraz CSA. Dla klientów, w tym centrów danych Microsoft oraz krajowych przedsiębiorstw energetycznych w ponad 50 krajach, Ryan Electric dostarcza jednostek rozdzielczych, które obniżają koszty eksploatacji, wspierają osiąganie zrównoważonego rozwoju oraz spełniają dynamiczne światowe standardy – cechy niezbędne dla przemysłowych sieci elektroenergetycznych obecności i przyszłości.
EN
