Πηνία αλουμινίου έναντι χαλκού για μετασχηματιστές διανομής

Πηνία αλουμινίου έναντι χαλκού για μετασχηματιστές διανομής

Προσπαθείτε να αποφασίσετε μεταξύ πηνίων χαλκού και αλουμινίου για το έργο του μετασχηματιστή σας; Αναλύουμε την ενεργειακή απόδοση, το συνολικό κόστος, τη μάζα μονάδας, τη μηχανική στιβαρότητα και τη μακροζωία των υπηρεσιών για να σας βοηθήσουμε να επιλέξετε το βέλτιστο υλικό περιέλιξης για τις λειτουργικές σας ανάγκες.

Αποστολή Ερώτησης τώρα

Για δεκαετίες, ο χαλκός θεωρούνταν η προεπιλεγμένη επιλογή για τις περιελίξεις του μετασχηματιστή. Όμως εδώ και τριάντα χρόνια, το αλουμίνιο έχει γίνει η κυρίαρχη επιλογή. Αυτό δεν είναι τυχαίο. Οι σύγχρονοι-μετασχηματιστές διανομής τραυμάτων αλουμινίου έχουν αποδειχθεί εξίσου αξιόπιστοι, αποτελεσματικοί και ανθεκτικοί με τους αντίστοιχους χαλκού στην πραγματική-παγκόσμια υπηρεσία.

Αυτό δεν σημαίνει ότι ο χαλκός είναι η λάθος επιλογή. Στην πραγματικότητα, σε ορισμένες εφαρμογές, ο χαλκός έχει περισσότερο νόημα. Για μετασχηματιστές υποσταθμών κατηγορίας ισχύος, ο χαλκός είναι η επιλογή-. Αλλά για τα περισσότερα εμπορικά και βιομηχανικάμετασχηματιστές που τοποθετούνται σε μαξιλαράκια, μετασχηματιστές ξηρού-τύπου, καιμετασχηματιστές υποσταθμού, το αλουμίνιο δεν είναι συμβιβασμός. Συνήθως είναι πιο πρακτικό.

Η ενεργειακή απόδοση συγκαταλέγεται στους πιο κρίσιμους παράγοντες που πρέπει να σταθμιστούν κατά την επιλογή των πρώτων υλών για τις περιελίξεις του μετασχηματιστή.

Κάθε σύγχρονος μετασχηματιστής διανομής, ανεξάρτητα από το αν είναι εφοδιασμένος με πηνία χαλκού ή αλουμινίου, έχει σχεδιαστεί για να συμμορφώνεται με τους ίδιους κανονισμούς απόδοσης DOE. Ενδεικτικά, οι τοπικοί κώδικες ορίζουν ότι όλοι οι μετασχηματιστές τριών φάσεων-υγρού-βυθισμένου{4}}που είναι τοποθετημένοι σε 500 kVA επιτυγχάνουν απόδοση 99,35%, χωρίς διαφοροποίηση με βάση το μέταλλο περιέλιξης.

Το αλουμίνιο μεταφέρει μόνο περίπου το 60 τοις εκατό της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του χαλκού. Για να αντισταθμίσουν αυτό το έλλειμμα, οι παραγωγοί διευρύνουν τη διατομή-των αγωγών αλουμινίου, εξισορροπώντας τα επίπεδα απώλειας ισχύος ώστε να ταιριάζουν με αυτά των χάλκινων περιελίξεων.

Ο χαλκός μπορεί να επιλεγεί σε έργα που απαιτούν απόδοση πάνω από τα όρια απόδοσης DOE ή εξαιρετικά αυστηρούς περιορισμούς απώλειας-. Παρόλα αυτά, οι υπάρχουσες προδιαγραφές DOE 2016 θέτουν ενοποιημένα κριτήρια απόδοσης για όλους τους μετασχηματιστές με ονομαστική τιμή κάτω των 2.500 kVA. Κατά συνέπεια, οι μετασχηματιστές που κατασκευάζονται με οποιοδήποτε υλικό περιέλιξης παρέχουν σχεδόν ισοδύναμη ενεργειακή απόδοση.

Διαστάσεις πηνίου

Κατά την πραγματοποίηση αντικατάστασης μετασχηματιστή για ένα παλιό μοντέλο, η αντικατάσταση της ίδιας- χωρητικότητας πιθανότατα θα έχει μεγαλύτερες συνολικές διαστάσεις. Αυτή η αλλαγή προέρχεται κυρίως από τις εντολές ενεργειακής απόδοσης του DOE που κυκλοφόρησαν το 2010-. Για έργα μετασκευής που περιορίζονται από περιορισμένο χώρο εγκατάστασης, οι χάλκινες περιελίξεις αποτελούν μια βιώσιμη λύση χάρη στην πιο συμπαγή γεωμετρία τους. Τα μικρότερα πηνία χαλκού μπορούν να μειώσουν ελαφρώς τις συνολικές διαστάσεις της δεξαμενής του μετασχηματιστή, αν και αυτή η λύση εμπίπτει σε προσαρμοσμένα-σχεδιαστικά σχέδια. Ακόμη και με το πρόσθετο κόστος για έναν προσαρμοσμένο μετασχηματιστή, το κόστος μπορεί να αντισταθμιστεί αποφεύγοντας τις αναθεωρήσεις πλήρους κλίμακας της υπάρχουσας διάταξης εγκατάστασης.

Transformer Tank Footprint

Οι προμηθευτές μετασχηματιστών υιοθετούν γενικά τυποποιημένα περιβλήματα δεξαμενών ως τυπική παραγωγή. Επομένως, η επιλογή διαμορφώσεων πηνίου χαλκού δεν θα αποφέρει αυτόματα έναν πιο συμπαγή μετασχηματιστή. Οι κατασκευαστές συχνά αναπτύσσουν πανομοιότυπα περιβλήματα δεξαμενής για παραλλαγές τραυμάτων από χαλκό και αλουμίνιο. Εάν η ελαχιστοποίηση του εμβαδού του δαπέδου της μονάδας είναι βασική προτεραιότητα, κοινοποιήστε με σαφήνεια αυτήν την απαίτηση στον προμηθευτή σας εκ των προτέρων, καθώς πιθανότατα θα είναι απαραίτητο ένα περίβλημα δεξαμενής προσαρμοσμένου μεγέθους-.

Ακόμη και με πηνία πανομοιότυπων διαστάσεων, οι περιελίξεις αλουμινίου και χαλκού δημιουργούν μετασχηματιστές με πολύ διαφορετικά βάρη. Ο χαλκός μπορεί να υπερηφανεύεται για πολύ υψηλότερη πυκνότητα, με αποτέλεσμα μετασχηματιστές με περιέλιξη χαλκού-που ζυγίζουν περίπου 20 τοις εκατό περισσότερο από τους αντίστοιχους αλουμινίου. Για μετασχηματιστές που είναι τοποθετημένοι σε στέγες ή υπερυψωμένες πλατφόρμες, αυτή η προστιθέμενη μάζα επιφέρει επιπλέον έξοδα και αυστηρότερες απαιτήσεις δομικής ενίσχυσης.

Από την άλλη πλευρά, οι μετασχηματιστές με περιέλιξη χαλκού-παραμένουν η ανώτερη επιλογή για έργα όπου οι συμπαγείς διαστάσεις υπερισχύουν του μικρού συνολικού βάρους.

Ο χαλκός έχει πολύ υψηλότερη τιμή πρώτης ύλης και παρουσιάζει πολύ μεγαλύτερες διακυμάνσεις τιμών σε σύγκριση με το αλουμίνιο. Ως αποτέλεσμα, οι μετασχηματιστές που κατασκευάζονται με περιελίξεις χαλκού συχνά έχουν τιμή δύο έως τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή των ισοδυνάμων αλουμινίου-. Για πελάτες που αγοράζουν πολλούς μετασχηματιστές σε διάφορα έργα, αυτή η σημαντική διαφορά τιμής εκ των προτέρων συσσωρεύεται γρήγορα.

Τούτου λεχθέντος, τα πηνία χαλκού προσφέρουν ανώτερη ενεργειακή απόδοση, η οποία μεταφράζεται σε χαμηλότερα τρέχοντα λειτουργικά έξοδα κατά τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Όταν ένας μετασχηματιστής έχει σχεδιαστεί για να ξεπερνά τα κριτήρια απόδοσης DOE, η σωρευτική μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση-στο κόστος λειτουργίας μπορεί να είναι σημαντική. Ακόμα κι έτσι, οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι θα χρειαστούν πολλά χρόνια για να αντισταθμιστεί η αρχική διαφορά τιμής μεταξύ των δύο τύπων περιέλιξης. Τόσο οι βραχυπρόθεσμες-δαπάνες όσο και οι μακροπρόθεσμες-οικονομίες λειτουργίας πρέπει να σταθμίζονται προσεκτικά κατά την επιλογή υλικού.

Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η αντίσταση ενός υλικού στο τραβήξιμο. Βασικά, πόσο σκληρό είναι. Η υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό του χαλκού τον καθιστά ιδανικό για μεγάλους μετασχηματιστές.

Οι μεγαλύτεροι μετασχηματιστές ισχύος έχουν υψηλότερα ρεύματα εισόδου και δυνάμεις βραχυκυκλώματος-. Αυτές οι υψηλές δυνάμεις ρεύματος θα προκαλέσουν κάποια κίνηση στις περιελίξεις. Για το λόγο αυτό, ο χαλκός είναι η καλύτερη επιλογή για μεγαλύτερους μετασχηματιστές ισχύος. Τα χάλκινα πηνία αυτών των μεγαλύτερων μονάδων συνήθως τυλίγονται σε κυκλικό σχέδιο δίσκου. Ο σχεδιασμός του δίσκου ενισχύει τα πηνία έναντι ισχυρών δυνάμεων βραχυκυκλώματος. Εδώ, κάθε φορά, το αλουμίνιο πρέπει να είναι πίσω από το χαλκό.

Όμως, τα περισσότερα μικρότερα padmounts και υποσταθμοί δεν χρησιμοποιούν πηνία δίσκου. Χρησιμοποιούν ορθογώνια σχέδια με πηνία χαμηλής τάσης σε φύλλο-. Επιπλέον, οι περιελίξεις υψηλής τάσης τοποθετούνται πάνω από αυτές τις περιελίξεις φύλλου.

Αυτός ο ορθογώνιος σχεδιασμός συμβάλλει στη μείωση των δυνάμεων βραχυκυκλώματος- στις περιελίξεις. Η μηχανική καταπόνηση εξαπλώνεται σε όλη την επιφάνεια της περιέλιξης. Με τη σειρά του, αυτό ελαχιστοποιεί τον ρόλο της αντοχής σε εφελκυσμό του αγωγού. Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός δεν είναι πρακτικός σε μεγαλύτερες τιμές μετασχηματιστών.

Όμως, είναι η ιδανική επιλογή στον χώρο διανομής. Οι περισσότερες εμπορικές και βιομηχανικές τρι-εφαρμογές κάτω των 5MVA χρησιμοποιούν ορθογώνια σχέδια. Σε αυτή την αρένα, ο χαλκός και το αλουμίνιο βρίσκονται στον ίδιο αγωνιστικό χώρο.