На початку 2026 року ми провели технічний огляд трансформатора для фотоелектричного проекту в Чилі. Технічні характеристики, надані власником, були дуже вичерпними — місткість, рівень напруги, напруга імпедансу та межі втрат були чітко визначені. Процес проектування відповідав стандартам IEC, і все виглядало в порядку.
Однак, коли ми переглянули розділ умов навколишнього середовища, ми помітили одну важливу деталь: максимальна літня температура навколишнього середовища на проектному майданчику вказана як 45°C.
Стандартна розрахункова температура навколишнього середовища згідно з IEC 60076 становить 40°C . Різниця в 5°C означає зниження на 5K доступного запасу підвищення температури обмотки. Це може бути непомітним на початковому етапі експлуатації, але протягом трьох-п’яти років різниця у швидкості старіння ізоляції може поступово стати значною. Ми включили цей ризик у свій технічний відгук, і пізніше власник відповідно скоригував розрахункові параметри підвищення температури.
Цей випадок підкреслив важливу проблему: у південноамериканських проектах відновлюваної енергетики багатьом командам проектувальників не бракує технічних знань. Проблема полягає в тому, що на етапі введення проектування умови середовища часто базуються на стандартних значеннях за замовчуванням, а не на фактичних умовах на місці.
Цей посібник підсумовує три типові сценарії застосування, засновані на досвіді, накопиченому командою інженерів Shengsheng Electric у підтримці вітроенергетичних і фотоелектричних проектів у Південній Америці, надаючи практичні рекомендації для EPC-підрядників та інженерних консультантів.
Пустеля Атакама є одним із регіонів із найвищим рівнем сонячної радіації у світі. Згідно з IEC 60076 , стандартна температура навколишнього середовища для конструкції трансформатора становить 40°C . Однак у пустельних районах температура навколишнього середовища влітку вдень часто перевищує 45°C , тоді як температура поверхні землі може бути навіть вищою.
Схема роботи фотоелектричних проектів ще більше посилює цю проблему. Вдень трансформатори працюють на повному навантаженні, коли сонячна генерація досягає свого піку, а вночі навантаження падає близько до нуля. Це означає, що трансформатор щодня проходить повний тепловий цикл. Повторне розширення та звуження, спричинене змінами температури, створює більший тиск на системи ізоляції та ущільнювальні компоненти порівняно з постійною стабільною роботою.
Швидкість старіння ізоляції трансформатора приблизно подвоюється з кожним підвищенням робочої температури на 6–8 °C . Коли температура навколишнього середовища підвищується з 40°C до 48°C , температура гарячої точки обмотки відповідно збільшується. Процес старіння ізоляції - це не лінійне зростання, а прискорене експоненціальне погіршення.
У проектах, підтриманих інженерною групою Shengsheng Electric , ми виявили, що трансформатори зі стандартною конструкцією, які працюють у пустельних середовищах, показали вищий вміст вологи в трансформаторному маслі та збільшені значення діелектричних втрат порівняно з обладнанням того ж віку лише через два-три роки експлуатації. У більш важких випадках може знадобитися заміна масла або капітальний ремонт на заводі приблизно через п'ять років експлуатації.
Не застосовуйте стандартні розрахункові параметри підвищення температури без коригування.
На етапі вибору трансформатора власники проекту повинні надати історичні кліматичні дані для місця установки, бажано щонайменше за останні 10 років. Слід зосередитися на екстремальній максимальній температурі навколишнього середовища , а не на середніх місячних температурах. Підвищення температури обмотки та підвищення температури масла у верхній частині слід потім перерахувати на основі фактичних умов на місці.
Межі підвищення температури, визначені в IEC 60076-2 для рідинних трансформаторів, базуються на стандартній температурі навколишнього середовища 40°C . З кожним додатковим підвищенням температури навколишнього середовища на 1 °C доступний запас підвищення температури зменшується приблизно на 1 К.
Під час технічного огляду пустельних фотоелектричних проектів ми часто виявляємо, що радіатори вибираються на основі стандартних умов навколишнього середовища 40°C. Незважаючи на те, що трансформатор може пройти заводські випробування та початковий введення в експлуатацію без проблем, безперервна робота в середовищах вище 45°C може призвести до значно вищих верхніх температур масла під час тривалої експлуатації.
Тому для пустельних сонячних проектів тепловий проект трансформатора слід оцінювати на основі фактичних найгірших умов навколишнього середовища , включаючи максимальну температуру навколишнього середовища, роботу з повним навантаженням, здатність до охолодження та вимоги до старіння ізоляції.
Пісок і пил є головними проблемами в пустельних середовищах
У пустельних районах сильні вітри та частинки піску в повітрі створюють додаткові ризики для роботи трансформатора. У звичайних трансформаторах консерваторного типу сапун може легко забитися пилом і піском. Коли функція видалення вологи порушується, ізоляційна олія безпосередньо піддається впливу вологи в повітрі, що значно підвищує ризик забруднення олії та погіршення ізоляції.
Повністю герметичний гофрований трансформатор бака усуває цей режим відмови. Він не потребує масляного консерватора чи сапуна, а ізоляційне масло повністю ізольовано від прямого контакту із зовнішнім повітрям. поставлені Підвищувальні трансформатори 33 кВ/0,69 кВ, компанією Shengsheng Electric для сонячних електростанцій у Саудівській Аравії, використовують цю структуру в поєднанні з ізоляцією класу F, охолодженням ONAN і захистом IP55 , і досягли стабільної роботи в суворих умовах.
Метод охолодження ONAN (Oil Natural Air Natural) не завжди може бути достатнім для пустельних середовищ із надзвичайно високими температурами.
Якщо є достатній простір для встановлення, збільшення площі поверхні радіатора може покращити ефективність розсіювання тепла. Однак, якщо простір обмежений, ONAF (Oil Natural Air Forced) або системи примусової циркуляції масла. слід оцінити альтернативні рішення, такі як системи охолодження
Ключові критерії оцінки полягають у тому, чи залишаються розраховане підвищення температури масла у верхній частині та середнє підвищення температури обмотки в допустимих межах за найсуворіших умов, включаючи найвищу температуру навколишнього середовища та роботу з повним навантаженням.
Фотоелектричний проект, розташований у чилійській пустелі Атакама, одному з найбільш екстремальних сонячних середовищ у світі, був обладнаний трьома підвищуючими трансформаторами на 220 кВ . Порівняно з більшістю об’єктів відновлюваної енергетики в Південній Америці на території проекту спостерігаються надзвичайно значні добові коливання температури.
Ці проекти висувають вищі вимоги до здатності охолодження трансформатора та ефективності ущільнення, ніж до стандартних застосувань.
Базуючись на нашому досвіді роботи з подібними середовищами, коли температура навколишнього середовища перевищує 45°C, , ізоляція класу F повинна вважатися основною вимогою . Необхідну площу поверхні охолодження слід перерахувати відповідно до фактичних умов на місці, а не просто застосовувати стандартні конструкції трансформатора.
Північно-східний прибережний регіон Бразилії є одним із найбагатших на вітрову енергію районів Південної Америки. Від Сеари до Баїї тисячі кілометрів узбережжя є домом для численних вітрових електростанцій. Обладнання, встановлене в нижній частині башт вітрових турбін або поблизу турбін, постійно піддається впливу солоного морського повітря.
Сольовий спрей завдає великої шкоди трансформаторам, включаючи утворення пухирів і відшарування покриття, корозію клем, що призводить до збільшення опору контакту, іржавіння кріплень, що ускладнює технічне обслуговування та розбирання, а також старіння ущільнень, які дозволяють повітрю, насиченому сіллю, проникати в бак трансформатора. За таких умов на стандартних антикорозійних покриттях можуть з’явитися плями іржі лише через два-три роки.
Дослідження корозії, проведене на проекті лінії електропередачі довжиною 1150 км у Бразилії, дає цінну довідкову інформацію. Спочатку проект був розроблений відповідно до вимог категорії корозії C3 . Однак після одного року експлуатації польові вимірювання показали, що фактичне корозійне середовище досягло C5-Cx (надзвичайна корозійність) . рівня Швидкість корозії вуглецевої сталі, виміряна на зразках підстанцій, становила від 23 мкм/рік до 225 мкм/рік.
Різниця між теоретичною оцінкою та фактичними умовами корозії може досягати двох категорій корозії. Вибір матеріалів на основі занижених рівнів корозії може значно скоротити термін служби обладнання.
Для прибережних проектів система захисту від корозії повинна бути розроблена принаймні відповідно до вимог категорії ISO 12944-2 C4 . Для встановлення в межах 500 метрів від берегової лінії , категорії C5-M . рекомендується захист
Компоненти терміналів і кріпильні елементи мають використовувати з нержавіючої сталі 304 або 316 . матеріали Таблички з іменами повинні бути виготовлені з нержавіючої сталі з лазерним гравіюванням, оскільки звичайні алюмінієві таблички з іменами можуть стати нечіткими або пошкодженими після кількох років перебування в соляних туманах.
Різниця між захистом C5-M і C4 полягає не просто в нанесенні 'ще одного шару фарби'. Повна система покриття — включаючи ґрунтовку, проміжне покриття та фінішне покриття — потребує різних матеріалів, товщини та процедур нанесення.
Для проекту контейнерної підстанції, поставленої компанією Shengsheng Electric у Сантьяго, Чилі, обладнання було розроблено відповідно до вимог захисту від корозії C5-M із класом захисту IP54 , враховуючи прибережне розташування проекту та умови високої вологості.
Сольовий спрей не тільки роз’їдає зовнішні конструкції, але також може потрапити всередину трансформатора через слабкі місця ущільнення та забруднити ізоляційне масло.
Усі ущільнювальні матеріали повинні мати достатню стійкість до старіння сольового туману. Точки вводу кабелю вимагають ретельної герметизації без будь-яких слабких місць. Процес зварювання гофрованих резервуарів повинен забезпечувати відсутність пор, тріщин або дефектів зварювання, які можуть погіршити ефективність ущільнення.
Трансформатори, встановлені всередині веж вітрових турбін, стикаються з додатковими проблемами, зокрема вібрацією та обмеженим простором для встановлення.
Механічна конструкція повинна мати достатню вібростійкість. Розміри трансформатора повинні відповідати вимогам до внутрішнього простору башти, а для деяких місць розташування турбін може знадобитися врахування умов встановлення під нахилом.
Проект вітрової електростанції «Три ущелини Бразилії» Палмейрас розташований у штаті Параіба, Бразилія. Загальна встановлена потужність проекту становить 648 МВт , включаючи 108 вітряних турбін потужністю 6 МВт кожна , а також підстанцію 500 кВ, оснащену двома спліт-трансформаторами 370 МВА/500 кВ..
Широкомасштабні проекти з відновлюваної енергетики, як правило, мають суворі вимоги до високого рівня захисту від корозії. Для інженерів-трансформаторів, які беруть участь у цих проектах, захист від корозії не обмежується лише товщиною покриття. Матеріал корпусу, процес зварювання та система покриття повинні систематично проектуватися відповідно до вимог C5-M , а не просто вказувати «посилену антикорозійну обробку» в пропозиції.
Гори Анди простягаються вздовж західної сторони Південної Америки, і багато проектів відновлюваної енергетики в Перу, Чилі, Аргентині та Болівії розташовані на висоті понад 3000 метрів..
Середовище на великій висоті впливає на трансформатори двома основними способами:
По-перше, знижена щільність повітря зменшує здатність розсіювати тепло . Коли висота збільшується на кожні 1000 метрів , щільність повітря зменшується приблизно на 10% , що призводить до зниження ефективності конвекційного охолодження.
По-друге, зниження міцності повітряної ізоляції вимагає збільшення зовнішніх ізоляційних відстаней . З кожним збільшенням висоти на 1000 метрів міцність ізоляції повітря зменшується приблизно на 8–10%.
Згідно з IEC 60076-2 , параметри ізоляції повинні бути скориговані, якщо висота установки перевищує 1000 метрів . Поправочний коефіцієнт:
Ka = exp((H-1000)/8150)
де H означає висоту установки в метрах.
Однак у фактичних аналізах проекту трансформатор, встановлений на висоті 3000 метрів, не може бути вирішений просто збільшенням ізоляції. Багато проектів проходять випробування на стійкість до високої напруги, але згодом спостерігаються надмірне підвищення робочої температури, оскільки термокорекція не враховується разом із регулюванням ізоляції.
Поширеною помилкою є коригування лише рівня ізоляції, ігноруючи ефективність охолодження. У результаті високовольтна сторона трансформатора проходить діелектричні випробування, але фактична навантажувальна здатність на великій висоті знижується — не тому, що трансформатор не може впоратися з електричним навантаженням, а тому, що розсіювання тепла недостатнє, а температура обмотки перевищує допустимі межі, що призводить до зниження робочих характеристик.
Необхідно відкоригувати як ізоляцію, так і ефективність охолодження.
Згідно з вимогами IEC, на висоті понад 1000 метрів допустиму межу підвищення температури слід зменшувати приблизно на 1K на кожні додаткові 250 метрів..
Наприклад:
Трансформатор, встановлений на висоті 1600 метрів над рівнем моря, повинен мати обмеження підвищення температури приблизно на 3°C.
На висоті 3000 метрів межа підвищення температури повинна бути зменшена приблизно на 8K.
У практичній конструкції трансформатора, трансформатор, спочатку розроблений для температури навколишнього середовища 40°C на рівні моря, може мати свою корисну потужність приблизно до 90% при встановленні на висоті 3000 метрів..
Точний коефіцієнт зниження залежить від методу охолодження. На трансформатори з природним охолодженням, як правило, більше впливає висота, ніж на трансформатори з примусовим повітряним охолодженням.
Зазори між втулками, міжфазні відстані та відстані від струмопровідної частини до землі мають бути перераховані відповідно до поправочних коефіцієнтів висоти.
На висоті 3000 метрів необхідна відстань ізоляції для того самого рівня напруги може бути приблизно на 27% вищою порівняно з установками на рівні моря.
Якщо простір для встановлення обмежений, рішення можуть включати вибір прохідних вводів з вищими показниками ізоляції або використання композитних ізоляційних вхідних вводів для компенсації зниженої міцності ізоляції повітря.
Фотоелектрична електростанція, розташована в регіоні Анд у Перу, є одним із найбільших сонячних проектів у країні. Очікується, що проект буде введено в експлуатацію 2026з річною потужністю виробництва електроенергії приблизно 1,2 ТВт-год.
Два спліт-трансформатори SFFZ-235000/220, поставлені для проекту, були спеціально розроблені для роботи на великій висоті, а також враховували сейсмічні вимоги в Перу, включаючи рівень прискорення землетрусу 0,5g..
CHINT поставила масляний трансформатор потужністю 75 МВА 138 кВ для проекту ENGIE у Перу. Трансформатор має повністю герметичну структуру, щоб витримувати умови на великій висоті з сильним вітром і пилом.
Базуючись на нашому досвіді подібних проектів, ми рекомендуємо не допрацьовувати трансформаторне рішення до отримання точних даних про висоту над рівнем моря та місцевий клімат.
Правильний підхід:
Розрахуйте поправочні коефіцієнти ізоляції відповідно до IEC 60076-2.
Оцініть вимоги до корекції підвищення температури.
Визначте, чи потрібне регулювання потужності або підвищення рівня ізоляції.
Завершення цього аналізу на початку проекту може запобігти серйозним технічним коригуванням пізніше.
З нашого практичного досвіду проектування можна зробити висновок, що багато проблем із довгостроковою роботою трансформаторів у проектах з відновлюваної енергетики викликані не проблемами з якістю виробництва, а відсутністю критичних екологічних параметрів на початковому етапі проектування.
Рекомендовані вхідні дані для проектування для EPC-підрядників і власників
Вхідний параметр проекту |
Основні фактори впливу |
Вплив на конструкцію трансформатора |
|---|---|---|
Максимальна температура навколишнього середовища на місці проекту |
Екстремальні літні температури в пустелях і регіонах з високою температурою |
Впливає на підвищення температури обмотки, розмір радіатора та вибір методу охолодження |
Мінімальна температура навколишнього середовища |
Високоширотні або гірські райони |
Впливає на структуру ущільнення, вибір аксесуарів і характеристики ізоляційного масла |
Висота установки |
Анди, високі проекти плато |
Впливає на рівень зовнішньої ізоляції, вибір втулки та корекцію підвищення температури |
Якість повітря та рівень пилу |
Пустельні та посушливі регіони |
Впливає на конструкцію бака, ступінь захисту та конструкцію ущільнення |
Рівень сольового туману |
Проекти прибережної вітроелектростанції |
Впливає на рівень захисту від корозії, систему покриття та матеріали зовнішніх компонентів |
Умови вологості та опадів |
Тропічні та прибережні регіони |
Впливає на вологозахист, стійкість до корозії, надійність ізоляції |
Сейсмічна інтенсивність |
Сейсмонебезпечні території, такі як Чилі та Перу |
Впливає на вимоги щодо механічної міцності та сейсмостійкості |
Параметри підключення до мережі |
Рівень напруги, здатність до короткого замикання, системні вимоги |
Впливає на імпеданс, електричні параметри та вимоги до тестування |
Умови експлуатації |
Безперервна робота, циклічні навантаження, вимоги до перевантаження |
Впливає на запас потужності та термостабільність конструкції |
Виходячи з нашого досвіду з проектами відновлюваної енергетики в Південній Америці, три дії є критично важливими на етапі вибору трансформатора.
Екстремальна температура, висота, рівень соляних бризок, вологість і сейсмічна інтенсивність є ключовими параметрами, що визначають конструкцію трансформатора.
Чим раніше ці параметри будуть підтверджені, тим точнішим буде технічне рішення.
Стандарти IEC забезпечують довідкові умови, але фактичні умови проекту необхідно отримати від власника, інженерного консультанта або місцевих метеорологічних джерел.
Різні країни Південної Америки мають різні технічні вимоги:
Бразилія: серія ABNT NBR 5356 + сертифікація INMETRO + вимоги ANEEL
Чилі: IEC 60076 + сертифікація SEC (вимоги до енергоефективності можуть вимагати рівня IE3)
Колумбія: технічний регламент IEC 60076 + RETIE
Аргентина: стандарти IRAM + сертифікація IRAM
Перу: IEC 60076, з більш високими вимогами, які часто застосовуються в гірничих проектах
Перед вибором трансформатора підтвердьте конкретні стандарти, перелічені в технічній специфікації, і переконайтеся, що протоколи випробувань типу постачальника охоплюють поточну версію конструкції.
Нестандартні конструкції трансформаторів — такі як:
Збільшена площа поверхні охолодження
Більш високий рівень ізоляції
Індивідуальні системи антикорозійного покриття
вимагають додаткового часу проектування та виготовлення.
Очікування, поки проект ось-ось розпочнеться, а потім терміновий запит на доставку зазвичай призводить до вибору стандартних продуктів з обмеженою адаптивністю до навколишнього середовища.
Для проектів у сфері відновлюваної енергетики в екстремальних умовах необхідна рання технічна комунікація з виробником трансформатора для забезпечення довгострокової надійності.
Заснована в 2014, Shengsheng Electric спеціалізується на виробництві енергетичного обладнання, в т.ч масляні трансформатори, сухі трансформатори, трансформатори з аморфного сплаву, збірні підстанції , і розподільні пристрої.
Компанія пропонує індивідуальні трансформаторні рішення відповідно до міжнародних стандартів, таких як IEC 60076 і ГОСТ . Її продукція постачається в більш ніж 30 країн і регіонів , включаючи ринки Близького Сходу, Африки, Південно-Східної Азії та Південної Америки.
Підхід інженерної групи Shengsheng Electric полягає в тому, щоб спочатку оцінити умови навколишнього середовища та експлуатаційні вимоги, а потім розробити технічне рішення , а не чекати, поки обладнання прибуде на місце проекту, щоб вирішити проблеми сумісності.
Після отримання специфікації проекту наші інженери перевіряють, чи відповідає обрана конструкція трансформатора реальним умовам застосування. На ранній стадії проектування визначено потенційні ризики та надано технічні рекомендації.
Для складних операційних середовищ, таких як:
Пустельні зони з високою температурою
Високогірні райони
Прибережні зони з сильним впливом соляних бризок
Компанія Shengsheng Electric розробила індивідуальні дизайнерські рішення на основі практичного досвіду проекту.
Ми можемо надати записи про виробництво та випробування, включно з відеозаписами про виробництво та перевірку, що підтримує як дистанційну перевірку, так і заводські приймальні випробування на місці (FAT)..
Продукти розроблені та виготовлені відповідно до стандартів IEC 60076 і можуть бути налаштовані відповідно до вимог проекту, включаючи:
Вимоги до сертифікації ГОСТ
Розширені оцінки умов навколишнього середовища
Індивідуальні пакети технічної документації
За допомогою ранньої технічної координації, індивідуального проектування та суворого контролю виробництва Shengsheng Electric допомагає проектам з відновлюваної енергетики досягти надійної роботи трансформаторів у складних умовах.
A: Вибір залежить від середовища встановлення та вимог програми.
Для відкритих фотоелектричних підстанцій і підстанцій вітрових електростанцій масляні трансформатори є основним вибором через їх нижчу вартість, кращі характеристики розсіювання тепла та переваги у застосуваннях великої потужності.
Для внутрішніх установок або місць з обмеженим простором, таких як контрольні будівлі всередині підстанцій, сухі трансформатори можуть забезпечити більші переваги безпеки.
Абсолютного 'кращого' варіанту немає — головне вибрати тип трансформатора, який відповідає фактичним умовам проекту.
A: У південноамериканських розподільних мережах середньої напруги 34,5 кВ і 13,8 кВ . частіше використовуються системи
Однак трансформатори 33 кВ також застосовуються в деяких міжнародних проектах EPC, особливо проектах, що відповідають стандартам IEC.
Перед вибором трансформатора важливо підтвердити рівень напруги підключення до місцевої мережі та вимоги до комунальних послуг.
Відповідь: Звичайні трансформатори консерваторного типу вимагають регулярного огляду сапуна та стану силікагелю. Коли силікагель змінює колір через поглинання вологи, його потрібно замінити або регенерувати.
Повністю герметичний трансформатор з гофрованим резервуаром не потребує масляного консерватора або сапуна. Оскільки ізоляційне масло не має прямого контакту із зовнішнім повітрям, вплив піску та пилу має мінімальний вплив на якість масла.
Ця перевага особливо важлива для віддалених фотоелектричних установок, де на місці немає постійних груп технічного обслуговування.
A: Так.
Цей тип конструкції застосовувався в наших проектах на Близькому Сході та в Північній Африці. До технічних рішень зазвичай відносять:
Зниження допустимих меж підвищення температури
Збільшення потужності радіатора та тепловіддачі
Оновлення параметрів температури аксесуарів
Оптимізація систем ізоляції
Вартість вища, ніж стандартні конструкції трансформаторів, але для екстремальних температурних середовищ ці вдосконалення є важливими для забезпечення довгострокової надійності роботи.
Hebei Shengsheng Electric Co., Ltd.
Продукція розроблена та виготовлена відповідно до міжнародних стандартів, включаючи IEC 60076 та ГОСТ , для проектів відновлюваної енергетики та енергетичної інфраструктури в Південній Америці, на Близькому Сході, в Африці та Південно-Східній Азії..
Для проектів на ранній стадії проектування ми рекомендуємо підтвердити умови навколишнього середовища та експлуатаційні вимоги якомога раніше, щоб зменшити кількість технічних модифікацій у майбутньому.
Наша команда інженерів може надати початкове технічне рішення протягом 24 годин.
