1. Увод
За избор, тендер и дугорочну процену рада 11кВуљни разводни трансформатори, губици у празном ходу и губици оптерећења су два примарна техничка параметра. Они директно одређују потрошњу енергије током животног циклуса трансформатора, пораст температуре, потрошњу електричне енергије и класу енергетске ефикасности. Многи инжењери набавке и особље за одржавање дистрибуције имају тенденцију да бркају физичко порекло, приступе прорачуна и стандардне границе ове две категорије губитака. Губици без оптерећења су константни губици који се континуирано генеришу када се трансформатор укључи. Губици оптерећења су променљиви губици који расту са излазним оптерећењем. Овај чланак систематски објашњава механизам производње, формуле прорачуна и процедуре испитивања за губитке у празном ходу и оптерећења 11кВ уљних трансформатора. Такође тумачи граничне вредности, услове испитивања и толеранције прихватања према главним ИЕЦ и ГБ стандардима, помажући инжењерским професионалцима у прорачуну потрошње енергије, поређењу решења и прихватању опреме.
2. Дефиниција и принцип губитка без оптерећења (губитак језгре)
Губитак без оптерећења, такође познат као губитак језгра, односи се на губитак активне снаге мерен када се називна фреквенција и називни напон примењују на један намотај док се други намотај држи у отвореном кругу без оптерећења. Једном када је трансформатор повезан на мрежу и магнетизован, губици без оптерећења непрекидно троше енергију 24 сата дневно, независно од струје оптерећења.
Губитак без оптерећења састоји се од губитка хистерезе и губитка на вртложне струје. Наизменични напон периодично магнетизује и демагнетизује гвоздено језгро. Магнетни домени унутар лимова од силицијумског челика се више пута окрећу и стварају топлоту трења, производећи губитак хистерезе. Наизменични магнетни ток индукује циркулишуће струје унутар челичних плоча, стварајући губитак вртложне струје. Модерна 11кВтрансформатори потопљени у уљешироко прихватају хладно ваљани зрнасто оријентисани (ЦРГО) силиконски челик. Тање ламинације и оптимизовано жарење смањују специфичне губитке језгра. Мањи губитак бакра у побудном намотају током тестирања без оптерећења је занемарљив за инжењерске прорачуне.
Инжењерска формула за губитак без оптерећења:
Губитак без оптерећења састоји се од губитка хистерезе и губитка на вртложне струје. Наизменични напон периодично магнетизује и демагнетизује гвоздено језгро. Магнетни домени унутар лимова од силицијумског челика се више пута окрећу и стварају топлоту трења, производећи губитак хистерезе. Наизменични магнетни ток индукује циркулишуће струје унутар челичних плоча, стварајући губитак вртложне струје. Модерна 11кВтрансформатори потопљени у уљешироко прихватају хладно ваљани зрнасто оријентисани (ЦРГО) силиконски челик. Тање ламинације и оптимизовано жарење смањују специфичне губитке језгра. Мањи губитак бакра у побудном намотају током тестирања без оптерећења је занемарљив за инжењерске прорачуне.
Инжењерска формула за губитак без оптерећења:
- П0=К0×п0×Гцоре
- П0: Губитак без оптерећења у ватима
- К0: Фактор израде језгра (1,1~1,3, под утицајем спојева ламинације и напрезања приликом обраде)
- п0: Специфични губитак језгре силицијум челика (В/кг, фабричка вредност материјала)
- Гцоре: Укупна тежина језгра у кг
3. Дефиниција и принцип губитка оптерећења (губитак бакра)
Губитак оптерећења, који се обично назива губитак бакра, је променљиви губитак који настаје када струја тече кроз намотаје трансформатора. У стандардним тестовима, нисконапонски намотај је кратко спојен док се називна струја убризгава на страну високог напона; губитак активне снаге се мери на референтној температури од 75 степени. Губитак оптерећења углавном укључује губитак отпора намотаја \\(И^2Р\\) и додатне губитке луталице. Додатни губици садрже губитке вртложним струјама у проводницима и губитке лутајућег флукса у металним структурним компонентама као што су резервоари, стеге и оквири језгра.
Губитак оптерећења је пропорционалан квадрату струје оптерећења. При делимичном оптерећењу, губитак оптерећења се брзо смањује. У условима пуног оптерећења или преоптерећења, губитак оптерећења нагло расте и доводи до значајног повећања температуре.
4. Спецификације теста губитка и стандардно тумачење
Мерење губитака за 11кВтрансформатори потопљени у уљепрати стандарде серије ИЕЦ 60076 за међународне пројекте. Домаћа тржишта усвајају ГБ1094, GB/T6451 и ГБ20052 Минималне дозвољене вредности енергетске ефикасности и степена енергетске ефикасности за енергетске трансформаторе, које су обавезне за фабричка рутинска испитивања и прихватање на локацији.
4.1 Услови испитивања ИЕЦ 60076
За испитивање без оптерећења: примените називни напон и називну фреквенцију, секундарни намотај отворен круг. За тест губитка оптерећења: намотаји су кратко спојени, убризгајте називну струју, претворите измерене резултате у референтну температуру од 75 степени. ИЕЦ 60076-19 специфицира правила за процену несигурности за мерење губитака за фабричку верификацију.
4,2 ГБ граничне вредности и толеранција прихватања
GB/T6451 пружа референтне вредности празног хода и губитка оптерећења за 11 кВуљни разводни трансформаторипри различитим називним капацитетима. ГБ20052 дефинише Класу 1, Класу 2 и Класу 3 енергетске ефикасности. С11, С13 и С22 серије показују прогресивна побољшања ефикасности. С22 модели са ултра-малим губицима користе висококвалитетни ЦРГО челик за значајно смањење губитка без оптерећења.
Толеранција прихватања: измерени губитак без оптерећења не сме прећи +5% стандардне вредности; измерени губитак оптерећења не сме да пређе +10% стандардне вредности. Резултати испитивања који прелазе ове толеранције сматрају се неусаглашеним.
4.1 Услови испитивања ИЕЦ 60076
За испитивање без оптерећења: примените називни напон и називну фреквенцију, секундарни намотај отворен круг. За тест губитка оптерећења: намотаји су кратко спојени, убризгајте називну струју, претворите измерене резултате у референтну температуру од 75 степени. ИЕЦ 60076-19 специфицира правила за процену несигурности за мерење губитака за фабричку верификацију.
4,2 ГБ граничне вредности и толеранција прихватања
GB/T6451 пружа референтне вредности празног хода и губитка оптерећења за 11 кВуљни разводни трансформаторипри различитим називним капацитетима. ГБ20052 дефинише Класу 1, Класу 2 и Класу 3 енергетске ефикасности. С11, С13 и С22 серије показују прогресивна побољшања ефикасности. С22 модели са ултра-малим губицима користе висококвалитетни ЦРГО челик за значајно смањење губитка без оптерећења.
Толеранција прихватања: измерени губитак без оптерећења не сме прећи +5% стандардне вредности; измерени губитак оптерећења не сме да пређе +10% стандардне вредности. Резултати испитивања који прелазе ове толеранције сматрају се неусаглашеним.
5. Кључни параметри који утичу на вредности губитака
Губитак без оптерећења зависи првенствено од материјала језгра, густине магнетног флукса и вештине слагања. Већа густина флукса повећава губитак језгра. Силиконски челик вишег квалитета смањује специфичне губитке. Неравнине и механички стрес током сечења и монтаже језгра повећавају коефицијент производње и повећавају губитак без оптерећења.
Губитак оптерећења је одређен материјалом намотаја, попречним пресеком проводника и контролом лутајућег флукса. Бакарни намотаји имају мањи отпор од алуминијумских намотаја за једнак капацитет. Већи попречни пресек проводника смањује отпор, али повећава цену материјала и укупне димензије трансформатора. Залутали додатни губици су критични контролни елементи за веће трансформаторе од 11 кВ. Дизајнери примењују магнетну заштиту и оптимизован распоред намотаја да би сузбили лутајући флукс.
Губитак оптерећења је одређен материјалом намотаја, попречним пресеком проводника и контролом лутајућег флукса. Бакарни намотаји имају мањи отпор од алуминијумских намотаја за једнак капацитет. Већи попречни пресек проводника смањује отпор, али повећава цену материјала и укупне димензије трансформатора. Залутали додатни губици су критични контролни елементи за веће трансформаторе од 11 кВ. Дизајнери примењују магнетну заштиту и оптимизован распоред намотаја да би сузбили лутајући флукс.
6. Практична инжењерска примена за параметре губитака
Приликом процене тендера за 11кВтрансформатори, купци не само да треба да упореде унапред набавну цену, већ и да изврше анализу трошкова животног циклуса (ЛЦЦ). Губици у празном ходу трају 24 сата, што је критично за локације са сталним напајањем са ниским просечним оптерећењем. Губици оптерећења варирају у зависности од услова оптерећења и веома су важни за дистрибутивне зоне са великим дневним и малим ноћним оптерећењем.
Економска тачка оптерећења настаје када је губитак у празном ходу једнак губитку оптерећења, чиме се постиже максимална ефикасност трансформатора. На основу параметара губитака, инжењери одржавања могу израчунати оптимални опсег радног оптерећења, координирати стратегију пребацивања вишеструких паралелних дистрибутивних трансформатора и смањити укупни губитак електричне енергије у мрежи.
Економска тачка оптерећења настаје када је губитак у празном ходу једнак губитку оптерећења, чиме се постиже максимална ефикасност трансформатора. На основу параметара губитака, инжењери одржавања могу израчунати оптимални опсег радног оптерећења, координирати стратегију пребацивања вишеструких паралелних дистрибутивних трансформатора и смањити укупни губитак електричне енергије у мрежи.
7. Закључак
Губици у празном ходу и губици оптерећења су кључни индикатори за процену енергетске ефикасности и економичног рада 11кВтрансформатори потопљени у уље. Губитак у празном ходу је константан и регулисан основним материјалом и производним процесом. Губитак оптерећења је променљив, пропорционалан квадрату струје оптерећења и одређен отпором намотаја и лутајућим флуксом. Стандардне формуле омогућавају брзу процену потрошње енергије. ИЕЦ 60076 и ГБ20052 дефинишу обједињена тестна окружења, граничне вредности и толеранције прихватања. У тендерима, избору опреме и одржавању дистрибутивне мреже, тачно разумевање ове две категорије губитака помаже инжењерима енергетике да контролишу дугорочне трошкове електричне енергије, одаберу степене енергетске ефикасности који одговарају условима рада и минимизирају губитке у раду електричне мреже.
