В начале 2026 года мы провели техническую проверку трансформатора для фотоэлектрического проекта в Чили. Техническая спецификация, предоставленная владельцем, была очень подробной — были четко определены емкость, уровень напряжения, напряжение импеданса и пределы потерь. Процесс проектирования соответствовал стандартам IEC, и все оказалось в порядке.

Однако, просматривая раздел «Условия окружающей среды», мы заметили одну важную деталь: максимальная летняя температура окружающей среды на объекте составила 45°C..

Расчетная температура окружающей среды по умолчанию согласно IEC 60076 составляет 40°C . Разница в 5°C означает снижение доступного запаса по повышению температуры обмотки на 5K. Это может быть незаметно на начальном этапе эксплуатации, но в течение трех-пяти лет разница в скорости старения изоляции может постепенно стать существенной. Мы включили этот риск в нашу техническую обратную связь, и позже владелец соответствующим образом скорректировал расчетные параметры повышения температуры.

Этот случай выявил важную проблему: в проектах возобновляемой энергетики в Южной Америке многие проектные группы не испытывают недостатка в технических знаниях. Проблема заключается в том, что на этапе проектирования условия окружающей среды часто основываются на стандартных значениях по умолчанию, а не на фактических условиях площадки.

В этом руководстве обобщаются три типичных сценария применения, основанные на опыте, накопленном инженерной командой Shengsheng Electric в поддержке ветроэнергетических и фотоэлектрических проектов в Южной Америке, а также предоставляются практические рекомендации для EPC-подрядчиков и инженерных консультантов.

1. Солнечные проекты в пустыне — высокая температура и рассеивание тепла

1.1 Ключевые проблемы

Пустыня Атакама — один из регионов с самым высоким уровнем солнечной радиации в мире. Согласно IEC 60076 , стандартная температура окружающей среды для конструкции трансформатора составляет 40°C . Однако в пустынных районах температура окружающей среды летом во второй половине дня часто превышает 45°C , а температура поверхности земли может быть еще выше.

Схема работы фотоэлектрических проектов еще больше усугубляет эту проблему. В дневное время трансформаторы работают с полной нагрузкой, когда солнечная генерация достигает своего пика, а ночью нагрузка падает почти до нуля. Это означает, что трансформатор каждый день испытывает полный тепловой цикл. Повторяющиеся расширения и сжатия, вызванные изменениями температуры, создают большую нагрузку на системы изоляции и уплотнительные компоненты по сравнению с непрерывной стабильной работой.

Скорость старения изоляции трансформатора увеличивается примерно вдвое при повышении рабочей температуры на 6–8°C . Когда температура окружающей среды повышается с 40°C до 48°C , температура горячей точки обмотки соответственно увеличивается. Процесс старения изоляции представляет собой не линейное увеличение, а ускоренное экспоненциальное ухудшение.

В проектах, поддерживаемых командой инженеров Shengsheng Electric , мы обнаружили, что трансформаторы стандартной конструкции, работающие в условиях пустыни, демонстрируют более высокое содержание влаги в трансформаторном масле и повышенные значения диэлектрических потерь по сравнению с оборудованием того же возраста всего через два-три года эксплуатации. В более тяжелых случаях замена масла или заводской капитальный ремонт могут потребоваться примерно через пять лет эксплуатации.

1.2 Как решить эту проблему при выборе трансформатора

Не применяйте стандартные расчетные параметры повышения температуры без корректировки.

На этапе выбора трансформатора владельцы проекта должны предоставить исторические климатические данные для места установки, предпочтительно за последние 10 лет. Основное внимание следует уделять экстремальной максимальной температуре окружающей среды , а не среднемесячным температурам. Затем повышение температуры обмотки и повышение температуры верхнего масла следует пересчитать с учетом фактических условий на месте эксплуатации.

Предельные значения повышения температуры, указанные в IEC 60076-2 для трансформаторов с жидкостным погружением, основаны на базовой температуре окружающей среды 40°C . При каждом дополнительном повышении температуры окружающей среды на 1°C доступный запас повышения температуры уменьшается примерно на 1K..

Во время технических обзоров фотоэлектрических проектов в пустыне мы часто обнаруживаем, что радиаторы выбираются исходя из стандартных условий окружающей среды 40°C. Хотя трансформатор может без проблем пройти заводские испытания и первоначальный ввод в эксплуатацию, непрерывная работа при температуре окружающей среды выше 45°C может привести к значительно более высоким температурам верхнего слоя масла во время длительной эксплуатации.

Поэтому для проектов солнечной энергетики в пустыне тепловая конструкция трансформатора должна оцениваться на основе фактических наихудших условий окружающей среды , включая максимальную температуру окружающей среды, работу при полной нагрузке, охлаждающую способность и требования к старению изоляции.

1.3 Полностью герметичная конструкция для предотвращения попадания песка и пыли.

Песок и пыль являются основными проблемами в условиях пустыни.

В пустынных районах сильный ветер и частицы песка в воздухе создают дополнительные риски для работы трансформатора. В обычных трансформаторах с расширительным баком сапун может легко засориться пылью и песком. Когда функция удаления влаги нарушается, изоляционное масло подвергается непосредственному воздействию влаги из воздуха, что значительно увеличивает риск загрязнения масла и ухудшения изоляции.

Полностью герметичный трансформатор из гофрированного резервуара исключает этот вид отказа. Он не требует маслорасширителя или сапуна, а изоляционное масло полностью изолировано от прямого контакта с внешним воздухом. поставляемые Повышающие трансформаторы 33 кВ/0,69 кВ, Shengsheng Electric для солнечных электростанций в Саудовской Аравии, имеют эту конструкцию в сочетании с изоляцией класса F, охлаждением ONAN и защитой IP55 и обеспечивают стабильную работу в суровых условиях окружающей среды.

1.4 Выбор системы охлаждения требует переоценки

Метод охлаждения ONAN (Oil Natural Air Natural) не всегда может быть достаточным для условий пустыни с чрезвычайно высокими температурами.

Если имеется достаточно места для установки, увеличение площади поверхности радиатора может улучшить эффективность рассеивания тепла. Однако там, где пространство ограничено, ONAF (Oil Natural Air Forced) или принудительной циркуляции масла. следует рассмотреть альтернативные решения, такие как системы охлаждения

Ключевым критерием оценки является то, остаются ли расчетное повышение температуры верхнего масла и среднее повышение температуры обмотки в допустимых пределах в самых тяжелых условиях, включая самую высокую температуру окружающей среды и работу с полной нагрузкой.

1.5 Ссылка на проект

Фотоэлектрический проект, расположенный в пустыне Атакама в Чили, одном из самых экстремальных солнечных условий в мире, был оборудован тремя повышающими трансформаторами на 220 кВ . На объекте проекта наблюдаются исключительно большие ежедневные колебания температуры по сравнению с большинством объектов возобновляемой энергетики в Южной Америке.

Эти проекты предъявляют более высокие требования к охлаждающей способности трансформатора и характеристикам уплотнения, чем стандартные приложения.

Исходя из нашего опыта работы в аналогичных условиях, когда температура окружающей среды превышает 45°C, , изоляция класса F должна считаться основным требованием . Требуемую площадь охлаждающей поверхности необходимо пересчитывать в соответствии с фактическими условиями на объекте, а не просто применять стандартные конструкции трансформатора.

2. Прибрежные ветряные электростанции — соляное распыление и защита от коррозии

2.1 Ключевые проблемы

Северо-восточный прибрежный регион Бразилии является одним из самых богатых ветроэнергетическими районами Южной Америки. От Сеары до Баии тысячи километров береговой линии являются домом для многочисленных ветряных электростанций. Оборудование, установленное внизу башен ветряных турбин или рядом с турбинами, постоянно подвергается воздействию соленого морского воздуха.

Солевой туман вызывает серьезные повреждения трансформаторов, включая вздутие и отслоение покрытия, коррозию клемм, приводящую к увеличению контактного сопротивления, ржавчину крепежных деталей, что затрудняет обслуживание и разборку, а также старение уплотнений, которые позволяют воздуху, насыщенному солью, проникать в бак трансформатора. В таких условиях на стандартных антикоррозионных покрытиях уже через два-три года могут появиться пятна ржавчины.

Исследование коррозии, проведенное на проекте линии электропередачи протяженностью 1150 км в Бразилии, представляет собой ценную информацию. Изначально проект проектировался по требованиям категории коррозии С3 . Однако после года эксплуатации полевые измерения показали, что фактическая коррозионная среда достигла C5-Cx (чрезвычайная коррозионная активность) . уровней Скорость коррозии углеродистой стали, измеренная на образцах подстанции, варьировалась от 23 до 225 мкм/год..

Разница между теоретической оценкой и реальными условиями коррозии может достигать двух категорий коррозии. Выбор материалов с учетом заниженного уровня коррозии может существенно сократить срок службы оборудования.

2.2 Рекомендации по выбору трансформатора

Антикоррозионная защита должна быть спроектирована с достаточным запасом.

Для прибрежных проектов система защиты от коррозии должна быть спроектирована как минимум в соответствии с категории C4 ISO 12944-2 . требованиями Для установок в пределах 500 метров от береговой линии , категории C5-M . рекомендуется защита

Для компонентов клемм и крепежных деталей следует использовать из нержавеющей стали 304 или 316 . материалы Паспортные таблички должны быть изготовлены из нержавеющей стали с лазерной гравировкой, поскольку обычные алюминиевые таблички могут стать нечеткими или повредиться после нескольких лет пребывания в среде солевого тумана.

Разница между защитой C5-M и C4 заключается не просто в нанесении «еще одного слоя краски». Полная система покрытия, включая грунтовку, промежуточное покрытие и верхнее покрытие, требует разных материалов, толщины и процедур нанесения.

Для проекта контейнерной подстанции, поставленной компанией Shengsheng Electric в Сантьяго, Чили, оборудование было спроектировано в соответствии с требованиями защиты от коррозии C5-M со степенью защиты IP54 , учитывая прибрежное расположение проекта и условия высокой влажности.

2.2 Конструкция уплотнения является основным требованием

Солевой туман не только разъедает внешние конструкции, но также может проникнуть внутрь трансформатора через слабые места уплотнения и загрязнить изоляционное масло.

Все уплотнительные материалы должны иметь достаточную стойкость к старению в солевом тумане. Места ввода кабеля требуют тщательной герметизации без каких-либо слабых мест. Процесс сварки гофрированных резервуаров должен гарантировать отсутствие пор, трещин или дефектов сварки, которые могут ухудшить качество герметизации.

2.3 Специальные требования к трансформаторам ветряных турбин

Трансформаторы, установленные внутри башен ветряных турбин, сталкиваются с дополнительными проблемами, включая вибрацию и ограниченное пространство для установки.

Механическая конструкция должна быть спроектирована с достаточной виброустойчивостью. Размеры трансформатора должны соответствовать требованиям к внутреннему пространству башни, а в некоторых местах расположения турбин может потребоваться учитывать условия наклонной установки.

2.4 Ссылка на проект

расположен Проект ветроэнергетики «Три ущелья Бразилии» в Палмейрасе в штате Параиба, Бразилия. Общая установленная мощность проекта составляет 648 МВт , включая 108 ветряных турбин мощностью 6 МВт каждая , а также подстанцию ​​500 кВ, оснащенную двумя раздельными трансформаторами 370 МВА/500 кВ..

Крупномасштабные проекты возобновляемой энергетики обычно предъявляют строгие требования к защите от коррозии высокого уровня. Для инженеров-трансформаторов, участвующих в этих проектах, защита от коррозии не ограничивается только толщиной покрытия. Материал корпуса, процесс сварки и система покрытия должны проектироваться систематически в соответствии с требованиями C5-M , а не просто указываться в предложении «усиленная антикоррозионная обработка».

3. Андское нагорье — высота и изоляция.

3.1 Ключевые проблемы

Горы Анд простираются вдоль западной части Южной Америки, и многие проекты возобновляемой энергетики в Перу, Чили, Аргентине и Боливии расположены на высоте более 3000 метров..

Условия высокогорья влияют на трансформаторы двумя основными способами:

Во-первых, пониженная плотность воздуха снижает способность рассеивания тепла . По мере увеличения высоты на каждые 1000 метров плотность воздуха уменьшается примерно на 10% , что приводит к снижению эффективности конвекционного охлаждения.

Во-вторых, снижение прочности воздушной изоляции требует увеличения дистанции внешней изоляции . С увеличением высоты на каждые 1000 метров прочность изоляции воздуха снижается примерно на 8–10%..

Согласно IEC 60076-2 , параметры изоляции необходимо корректировать, если высота установки превышает 1000 метров . Поправочный коэффициент:

Ка = exp((H-1000)/8150)

где H представляет высоту установки в метрах.

Однако в реальных обзорах проектов проблема с трансформатором, установленным на высоте 3000 метров, не может быть решена простым увеличением изоляционного расстояния. Многие проекты проходят испытания на устойчивость к высокому напряжению, но впоследствии испытывают чрезмерное повышение рабочей температуры, поскольку термическая коррекция не учитывается вместе с регулировкой изоляции.

Распространенной ошибкой является корректировка только уровня изоляции, игнорируя эффективность охлаждения. В результате высоковольтная сторона трансформатора проходит диэлектрические испытания, но фактическая нагрузочная способность на большой высоте снижается — не потому, что трансформатор не может справиться с электрической нагрузкой, а потому, что рассеивание тепла недостаточно, а температура обмотки превышает допустимые пределы, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик.

3.2 Рекомендации по выбору трансформатора

Необходимо откорректировать как изоляцию, так и эффективность охлаждения.

Согласно требованиям IEC, на высоте более 1000 метров допустимый предел повышения температуры должен быть уменьшен примерно на 1K на каждые дополнительные 250 метров..

Например:

• У трансформатора, установленного на высоте 1600 метров, предел повышения температуры должен быть снижен примерно на 3°C..

• На высоте 3000 метров предел повышения температуры должен быть уменьшен примерно на 8K..

При практическом проектировании трансформатора полезная мощность трансформатора, изначально рассчитанного на температуру окружающей среды 40°C на уровне моря, может снизиться примерно до 90% при установке на высоте 3000 метров над уровнем моря..

Точный коэффициент снижения мощности зависит от метода охлаждения. Трансформаторы с естественным охлаждением, как правило, больше подвержены влиянию высоты по сравнению с трансформаторами с принудительным воздушным охлаждением.

3.3 Увеличение расстояния внешней изоляции

Зазоры между втулками, межфазные расстояния и расстояния между токоведущими частями и землей необходимо пересчитывать в соответствии с поправочными коэффициентами по высоте.

На высоте 3000 метров необходимое изоляционное расстояние для того же уровня напряжения может быть примерно на 27% выше по сравнению с установками на уровне моря.

Если пространство для установки ограничено, решения могут включать выбор вводов с более высокими показателями изоляции или использование вводов с композитной изоляцией для компенсации пониженной прочности воздушной изоляции.

3.4 Ссылка на проект

Фотоэлектрическая электростанция, расположенная в Андах Перу, является одним из крупнейших солнечных проектов в стране. Ожидается, что проект будет введен в эксплуатацию в 2017 году 2026, а годовая мощность производства электроэнергии составит около 1,2 ТВтч..

Два сплит-трансформатора SFFZ-235000/220, поставленные для проекта, были специально разработаны для работы на большой высоте, а также с учетом сейсмических требований в Перу, включая уровень ускорения землетрясения 0,5g..

Компания CHINT поставила масляный трансформатор мощностью 75 МВА, напряжением 138 кВ для ветроэнергетического проекта ENGIE в Перу. Трансформатор имеет полностью герметичную конструкцию, способную выдерживать воздействие высокогорных условий с сильным ветром и пылью.

Основываясь на нашем опыте реализации подобных проектов, мы рекомендуем не дорабатывать решение по трансформатору до получения точных данных о высоте и местном климате.

Правильный подход:

1. Рассчитайте поправочные коэффициенты изоляции согласно IEC 60076-2..

2. Оцените требования к коррекции повышения температуры.

3. Определите, необходимы ли корректировка мощности или повышение уровня изоляции.

Завершение этого анализа в начале проекта может предотвратить серьезные технические корректировки в дальнейшем.

Исходя из нашего практического опыта реализации проектов, многие проблемы долгосрочной эксплуатации трансформаторов в проектах возобновляемой энергетики вызваны не проблемами качества производства, а отсутствием критических параметров окружающей среды на начальном этапе проектирования.

Рекомендуемые входные данные проектирования для EPC-подрядчиков и владельцев

4. Три ключевых действия при выборе трансформатора

Исходя из нашего опыта реализации проектов по возобновляемым источникам энергии в Южной Америке, на этапе выбора трансформатора решающее значение имеют три действия.

4.1 Получите точные данные об окружающей среде

Экстремальная температура, высота над уровнем моря, уровень солевого тумана, влажность и интенсивность сейсмической активности являются ключевыми параметрами, определяющими конструкцию трансформатора.

Чем раньше эти параметры будут подтверждены, тем точнее будет техническое решение.

Стандарты МЭК предоставляют эталонные условия, но фактические условия проекта должны быть получены от владельца, технического консультанта или местных метеорологических источников.

4.2 Подтвердите местные стандарты и требования сертификации

В разных странах Южной Америки действуют разные технические требования:

• Бразилия: серия ABNT NBR 5356 + сертификация INMETRO + требования ANEEL

• Чили: сертификация IEC 60076 + SEC (требования к энергоэффективности могут требовать уровня IE3)

• Колумбия: технические регламенты IEC 60076 + RETIE.

• Аргентина: стандарты IRAM + сертификация IRAM

• Перу: IEC 60076, более высокие требования часто применяются в горнодобывающих проектах.

Прежде чем выбирать трансформатор, подтвердите конкретные стандарты, перечисленные в технической спецификации, и убедитесь, что отчеты о типовых испытаниях поставщика охватывают текущую версию конструкции.

4.3 Выделите достаточно времени на техническую координацию с поставщиками

Нестандартные конструкции трансформаторов — такие как:

• Увеличенная площадь охлаждающей поверхности

• Более высокий уровень изоляции

• Индивидуальные системы антикоррозионного покрытия

требуют дополнительного времени на проектирование и производство.

Ожидание начала проекта и последующий срочный запрос на поставку обычно приводят к выбору стандартных продуктов с ограниченной адаптацией к окружающей среде.

Для проектов возобновляемой энергетики в экстремальных условиях заблаговременная техническая связь с производителем трансформатора имеет важное значение для обеспечения долгосрочной надежности.

5. Что может обеспечить Shengsheng Electric?

Основанная в 2014, Shengsheng Electric, специализируется на производстве энергетического оборудования, в том числе масляные трансформаторы, трансформаторы сухого типа, трансформаторы аморфного сплава, сборные подстанции и распределительное устройство.

Компания предоставляет индивидуальные решения по трансформаторам в соответствии с международными стандартами, такими как IEC 60076 и ГОСТ . Ее продукция поставляется в более чем 30 стран и регионов , включая рынки Ближнего Востока, Африки, Юго-Восточной Азии и Южной Америки..

Подход команды инженеров Shengsheng Electric заключается в том, чтобы сначала оценить условия окружающей среды и эксплуатационные требования, а затем разработать техническое решение , а не ждать, пока оборудование прибудет на объект для решения проблем совместимости.

Инженерный обзор

После получения технических условий проекта наши инженеры проверяют, соответствует ли выбранная конструкция трансформатора реальным условиям применения. Потенциальные риски идентифицируются и технические рекомендации предоставляются на ранней стадии проектирования.

Экстремальный дизайн окружающей среды

Для сложных условий эксплуатации, таких как:

• Пустынные районы с высокой температурой

• Высокогорные регионы

• Прибрежные районы с сильным воздействием солевых брызг

Компания Shengsheng Electric разработала индивидуальные проектные решения, основанные на практическом опыте реализации проектов.

Прозрачный производственный процесс

Мы можем предоставить записи о производстве и испытаниях, включая видео о производстве и проверке, поддерживая как дистанционный контроль, так и заводские приемочные испытания на месте (FAT)..

Соответствие международным стандартам

Продукты разрабатываются и производятся в соответствии со стандартами IEC 60076 и могут быть адаптированы в соответствии с требованиями проекта, включая:

• Требования сертификации ГОСТ

• Расширенные рейтинги состояния окружающей среды

• Индивидуальные пакеты технической документации

Благодаря ранней технической координации, индивидуальному проектированию и строгому производственному контролю компания Shengsheng Electric помогает проектам по возобновляемым источникам энергии добиться надежной работы трансформаторов в сложных условиях.

6. Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Как следует выбирать масляные трансформаторы и трансформаторы сухого типа для проектов возобновляемой энергетики в Южной Америке?

О: Выбор зависит от среды установки и требований приложения.

Для наружных фотоэлектрических подстанций и подстанций ветряных электростанций масляные трансформаторы являются основным выбором из-за их более низкой стоимости, лучших характеристик рассеивания тепла и преимуществ в приложениях большой мощности.

При установке внутри помещений или в местах с ограниченным пространством, например, в зданиях управления внутри подстанций, трансформаторы сухого типа могут обеспечить более высокий уровень безопасности.

Не существует абсолютного «лучшего» варианта — ключевым моментом является выбор типа трансформатора, который соответствует реальным условиям проекта.

Вопрос: Широко ли используются трансформаторы на 33 кВ в проектах в Южной Америке?

Ответ: В распределительных сетях среднего напряжения Южной Америки 34,5 кВ и 13,8 кВ . чаще используются системы напряжением

Однако трансформаторы на 33 кВ также применяются в некоторых международных проектах EPC, особенно в проектах, соответствующих стандартам IEC.

Перед выбором трансформатора важно подтвердить уровень напряжения подключения к местной сети и требования энергосистемы.

Вопрос: Какие преимущества в обслуживании дает полностью герметичный бак трансформатора в условиях пустыни?

Ответ: Обычные трансформаторы с расширительным баком требуют регулярной проверки состояния сапуна и силикагеля. Когда силикагель меняет цвет из-за поглощения влаги, его необходимо заменить или регенерировать.

Полностью герметичный трансформатор с гофрированным баком не требует маслорасширителя или сапуна. Поскольку изоляционное масло не имеет прямого контакта с внешним воздухом, воздействие песка и пыли оказывает минимальное влияние на качество масла.

Это преимущество особенно важно для удаленных фотоэлектрических станций, где на объекте нет постоянных групп технического обслуживания.

Вопрос: Может ли компания Shengsheng Electric спроектировать трансформаторы для температуры окружающей среды 50°C?

А: Да.

Этот тип дизайна применялся в наших проектах на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Технические решения обычно включают в себя:

• Снижение допустимых пределов повышения температуры

• Увеличение радиатора и мощности рассеивания тепла

• Повышение температурных характеристик аксессуаров

• Оптимизация систем изоляции

Стоимость выше, чем у стандартных конструкций трансформаторов, но в условиях экстремальных температур эти улучшения необходимы для обеспечения долгосрочной эксплуатационной надежности.

Хэбэйская компания Shengsheng Electric Co., Ltd.

Продукты разрабатываются и производятся в соответствии с международными стандартами, включая IEC 60076 и ГОСТ , и предназначены для проектов возобновляемой энергетики и энергетической инфраструктуры в Южной Америке, на Ближнем Востоке, в Африке и Юго-Восточной Азии..

Для проектов, находящихся на ранней стадии проектирования, мы рекомендуем как можно раньше подтвердить условия окружающей среды и эксплуатационные требования, чтобы сократить количество последующих технических модификаций.

Наша команда инженеров может предоставить первоначальное техническое решение в течение 24 часов..