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Como gran consumidor de energía en la industria de transmisión y transformación de energía, el potencial de ahorro de energía de la industria de transformadores es enorme. Mejorar la eficiencia energética del transformador es una parte importante de la conservación de energía y la reducción de emisiones.
Con el fin de reducir la pérdida de transformadores de potencia, muchos países han emitido estándares y políticas de eficiencia energética de transformadores, como GB20052-2006 y GB24790-2009 emitidos por China, Estados Unidos lanzó el “Programa de Transformadores Estrella de Eficiencia Energética” en 1998, y la Unión Europea en 2005. Programa de socios de promoción de transformadores”, Japón comenzó a implementar el “Programa líder en eficiencia energética de transformadores” en 2006. Los estándares actuales de eficiencia energética de transformadores de China son GB20052-2013 y GB24790-2009.
Los estándares de eficiencia energética de los transformadores de China limitan la pérdida sin carga y la pérdida con carga de los productos de transformadores, y establecen el umbral para que los transformadores ingresen al mercado (indicadores de eficiencia energética de nivel 3) y los requisitos del índice para obtener la certificación de ahorro de energía (niveles 1 y 2). indicadores de eficiencia energética).
Los transformadores de Daelim cumplen totalmente con los estándares de varios países y han pasado las certificaciones CSA, IEEE, IEC, ANSI y otras para garantizar que los transformadores que compre tengan garantía de calidad. Ayudarle a mejorar rápidamente la eficiencia energética y ahorrar dinero.
Al mismo tiempo, Daelim también le ofrece hasta dos años de garantía para garantizar su seguridad.
En los estándares de transformadores de eficiencia energética de varios países, los indicadores de eficiencia energética de los transformadores son diferentes. El estándar de eficiencia energética de China GB20052-2013 utiliza pérdida sin carga y pérdida con carga, y el estándar de eficiencia energética de transformador de plan líder de Japón utiliza la pérdida total bajo una determinada tasa de carga.
Estados Unidos utiliza la eficiencia del transformador a una determinada tasa de carga. Aunque los indicadores de eficiencia energética son diferentes, la pérdida sin carga y la pérdida con carga de los transformadores chinos se pueden convertir a la pérdida total de los estándares japoneses y la eficiencia de los Estados Unidos para comparar.
Los estándares de prueba de eficiencia energética de transformadores de China son GB/T1094.1-2013 y GB/T1094.11-2007.
Los estándares de prueba de eficiencia energética de transformadores japoneses son JIS C4304-2013 y JIS C4306-2013.
El estándar estadounidense de prueba de eficiencia energética de transformadores es NEMA TP2-2005 desarrollado por la Asociación de Fabricantes Eléctricos. Consulte la Tabla 1 para conocer los indicadores de eficiencia energética de los transformadores y los estándares de prueba.
JIS C4304-2005 “Transformador de distribución sumergido en aceite de 6k V” y JIS C4306-2005 “Transformador de distribución de devanado sellado de 6k V” son estándares japoneses de eficiencia energética para transformadores de distribución.
La norma especifica las pérdidas totales de los transformadores de distribución a un cierto factor de carga (40% o 50%). La fórmula para calcular la pérdida total es:
Pérdida total=pérdida sin carga+(m/100)2×pérdida con carga,
En la fórmula W, m es la tasa de carga estándar, 40 % para una capacidad nominal de 500 000 VA e inferior, y 50 % para una capacidad nominal superior a 500 000 VA.
La pérdida de carga es la pérdida de carga (W) a la capacidad nominal a la temperatura de referencia.
La temperatura de referencia del transformador sumergido en aceite es de 75 ℃;
La temperatura de referencia del transformador del tipo de devanado sellado (tipo seco) es de 95°C (Clase B); 115°C (Clase F); 140°C (Clase H).
El coeficiente de temperatura es 235 para el cobre; 225 para aluminio.
En 2011, Japón publicó la segunda edición del valor objetivo líder del transformador, con un año objetivo de 2014. El valor objetivo de la pérdida total del transformador de distribución deberá cumplir con los siguientes valores calculados, consulte la Tabla 3.
En 2013, Japón lanzó los estándares industriales JIS C4304-2013 y JIS C4306-2013, que reemplazaron los valores objetivo estándar de los principales en JIS C4304-2005 y JIS C4306-2005.
La nueva norma especifica el límite de pérdida total de los transformadores de distribución monofásicos clase 6kV 50Hz y 60Hz, 10kVA ~ 500kVA y los transformadores de distribución trifásicos clase 6kV 50Hz y 60Hz, 20kVA ~ 2000kVA.
2014 es el año de cumplimiento de la nueva versión del estándar líder en eficiencia energética para transformadores de distribución. La pérdida total de los transformadores de distribución sumergidos en aceite no debe exceder el límite de JIS C4304-2013, y la pérdida total de los transformadores de distribución de devanado sellado (tipo seco) no debe exceder el límite de JISC4306-2013, la desviación permitida es +10%.
El límite de pérdida total del nuevo estándar es básicamente el mismo que el valor objetivo calculado por la segunda edición de la fórmula estándar líder. Los límites de pérdida total de algunos transformadores de distribución trifásicos se muestran en la Tabla 5
Estados Unidos comenzó pronto a formular estándares de ahorro de energía para productos que consumen energía.
En 1996, la Asociación Estadounidense de Fabricantes Eléctricos (NEMA) emitió el estándar de eficiencia energética para transformadores de distribución NEMA TP1-1996 “Pautas para la determinación de la eficiencia energética de los transformadores de distribución”.
En 1998, NEMA lanzó el estándar de método de prueba para el consumo de energía de los transformadores NEMA TP2-1998 “Método de prueba estándar para medir el consumo de energía de los transformadores de distribución”.
El Departamento de Energía de EE. UU. y la Agencia de Protección Ambiental lanzaron conjuntamente el Programa de Transformadores ENERGY STAR en 1998 para promover transformadores de distribución de alta eficiencia y bajas pérdidas.
En 2002, la Asociación Estadounidense de Fabricantes Eléctricos lanzó NE-MA TP1-2002. Más tarde se lanzó NEMA TP1-2005. Adecuado para transformadores de distribución monofásicos y trifásicos sumergidos en aceite, de tipo seco, con una tensión primaria de 34,5 kV e inferior.
NEMA TP1-2002 expresa el nivel de eficiencia energética de un transformador por su eficiencia a cierta temperatura y cierta tasa de carga. La fórmula para calcular la eficiencia del transformador en la norma es:
E=(100×(P×k VA×1 000))/P×k VA×1 000+NL+LL×P2×T
En la fórmula, P es el factor de carga, que es 0,5 para transformadores de distribución secos de media tensión y sumergidos en aceite, y 0,35 para transformadores de distribución secos de baja tensión;
kVA es la capacidad nominal (kVA); NL es la pérdida sin carga (W);
LL es la pérdida de carga (W) bajo carga nominal;
T es el coeficiente de calibración de temperatura de pérdida de carga,
Especifique la temperatura de referencia (55 °C para transformadores sumergidos en aceite y 75 °C para transformadores de tipo seco).
Coeficientes de temperatura: 234,5 para cobre y 224,5 para aluminio.
La norma especifica los valores de eficiencia de los transformadores de distribución monofásicos sumergidos en aceite de 10k VA ~ 833k VA y transformadores de distribución trifásicos sumergidos en aceite de 15k VA ~ 2 500k VA;
Se especifican los valores de eficiencia de los transformadores de distribución monofásicos de tipo seco de 15k VA ~ 333k VA de bajo voltaje (600V) y transformadores de distribución trifásicos de tipo seco de 15k VA ~ 1 000k VA de bajo voltaje (600V);
Valores de eficiencia de transformadores de distribución de media tensión monofásicos tipo seco 15kVA~833kVA y transformadores de distribución de media tensión trifásicos tipo seco 15kVA~2 500kVA.
En 2007, el Departamento de Energía de EE. UU. emitió la norma de ahorro de energía para transformadores de distribución con el número de documento EERE-2010-BT-STD-0048. La norma se implementó el 1 de enero de 2010 y el ámbito de aplicación incluye transformadores de distribución sumergidos en aceite y de tipo seco, monofásicos y trifásicos.
El estándar especifica el valor de eficiencia de los transformadores de distribución sumergidos en aceite trifásicos de 15k VA a 2 500k VA, que es el estándar federal de ahorro de energía para transformadores de distribución sumergidos en aceite implementado desde enero de 2010 hasta enero de 2016.
Los valores de eficiencia más altos para los transformadores de distribución sumergidos en aceite trifásicos también se especifican en la norma, que se implementará en enero de 2016.
El 18 de abril de 2013, el Departamento de Energía de los EE. UU. emitió DOE 201610 CFR Parte 431 parte ii, que es un estándar de eficiencia energética para transformadores de distribución (estándar DOE) implementado en enero de 2016. Utiliza la eficiencia mínima de una determinada tasa de carga para representar la eficiencia energética del transformador. es una norma obligatoria.
Los transformadores de distribución sumergidos en aceite son básicamente los mismos que los valores de eficiencia implementados en enero de 2016 en EERE-2010-BT-STD-0048. Algunos valores de eficiencia se muestran en las Tablas 6 y 7.
El estándar de eficiencia energética de transformadores de China GB20052-2013 se aplica a transformadores de distribución sumergidos en aceite trifásicos de 10 kV, regulación de voltaje sin excitación, con una capacidad de 30 kVA a 1600 kVA y transformadores de distribución de tipo seco con una capacidad de 30 kVA a 2500 kVA.
Las normas japonesas de eficiencia energética se aplican a los transformadores de distribución de tipo seco y sumergidos en aceite monofásicos de clase 6k V de 50 Hz y 60 Hz, de 10 k VA a 500 k VA, trifásicos de clase 6k V de 50 Hz y 60 Hz, de 20 k VA a 2 000 k VA, -Transformadores de distribución sumergidos y tipo seco.
Los estándares de eficiencia energética de EE. UU. son aplicables a voltajes de 34,5 k V e inferiores, transformadores de distribución monofásicos sumergidos en aceite de 10 k VA a 833 k VA, transformadores de distribución trifásicos sumergidos en aceite de 15 k VA a 2 500 k VA y transformadores de distribución monofásicos sumergidos en aceite. Transformadores de distribución tipo 15k VA a 833k VA, transformadores de distribución trifásicos tipo seco 15k VA ~ 2 500k VA.
La temperatura de referencia de pérdida de carga china está relacionada con la clase de aislamiento. Los transformadores sumergidos en aceite son generalmente de 75°C; Los transformadores de tipo seco son de 100 °C (grado B), 120 °C (grado F) y 145 °C (grado H).
Temperatura de referencia de pérdida de carga estándar japonesa: 75 °C para transformadores sumergidos en aceite; 95 °C (Clase B), 115 °C (Clase F) y 140 °C (Clase H) para transformadores de devanado sellado (tipo seco).
La temperatura de referencia de pérdida sin carga estándar de EE. UU. es 20 °C, y la temperatura de referencia de pérdida con carga es: 55 °C para transformadores sumergidos en aceite; 75°C para transformadores de tipo seco.
El factor de carga del transformador chino es la carga nominal.
Factor de carga estándar japonés: 40% para capacidad nominal de 500k VA e inferior, 50% para capacidad nominal superior a 500k VA.
Factor de carga estándar de EE. UU.: 50 % para transformadores de distribución de tipo seco de media tensión y sumergidos en aceite, y 35 % para transformadores de distribución de tipo seco de baja tensión.
La pérdida sin carga y la pérdida con carga en GB20052-2013 se incluyen en la fórmula de pérdida total en el estándar japonés y se convierten en la pérdida total en el estándar japonés para comparar.
La temperatura de referencia para la pérdida de carga de los transformadores sumergidos en aceite en China y la temperatura de referencia para la pérdida de carga en Japón son 75 °C y no se requiere conversión de temperatura.
El valor de pérdida sin carga y el valor de pérdida con carga en el estándar chino de eficiencia energética se incluyen en la fórmula para calcular la pérdida total. Los resultados de la comparación de los transformadores sumergidos en aceite se muestran en la Tabla 8.
Las pérdidas sin carga y con carga correspondientes a cada nivel de eficiencia energética de los transformadores sumergidos en aceite de China se convierten en la pérdida total de Japón, y la pérdida total correspondiente a la eficiencia energética de nivel 3 es 9,37 %~25,84 % más alta que la pérdida total de Japón.
La pérdida total correspondiente a la eficiencia energética de nivel 2 del transformador de capacidad parcial es inferior a la pérdida total en Japón, y la pérdida total correspondiente a la eficiencia energética de nivel 2 del transformador de capacidad parcial es un 2,08 %~15,03 % superior al total pérdida en Japón.
Las pérdidas totales correspondientes a la eficiencia energética de Nivel 1 son todas inferiores a las pérdidas totales en Japón.
No hay desviación en los estándares de eficiencia energética de China, y la desviación permitida en la eficiencia energética de Japón es de +10%.
Después de considerar la desviación, la eficiencia energética de nivel 2 de los transformadores sumergidos en aceite de China básicamente puede cumplir con los requisitos de pérdida total de los estándares japoneses de eficiencia energética.
Convierta la pérdida de carga del transformador de tipo seco de China clase F (temperatura de referencia de 120 °C) a la pérdida de carga de la clase F de Japón (temperatura de referencia de 115 °C).
Las pérdidas sin carga y con carga se incluyen en la fórmula para calcular la pérdida total. La comparación clase F del transformador tipo seco se muestra en la Tabla 9.
Las pérdidas sin carga y con carga correspondientes a cada nivel de eficiencia energética de los transformadores de tipo seco de China se convierten en la pérdida total de Japón, y la pérdida total correspondiente a la eficiencia energética de nivel 3 es 16,84 %~36,21 % más alta que la pérdida total de Japón.
La pérdida total correspondiente a la eficiencia energética de nivel 2 es un 5,85 %~18,87 % superior a la pérdida total en Japón.
La pérdida total correspondiente a la eficiencia energética Clase 1 de algunos transformadores de capacidad es un 2,54 % ~ 7,32 % superior a la pérdida total en Japón.
No hay desviación en el estándar de eficiencia energética de China, y la desviación permitida en el estándar de eficiencia energética de Japón es de +10%. Después de considerar la desviación, la eficiencia energética del transformador de tipo seco clase 1 de China básicamente puede cumplir con el requisito de pérdida total del estándar de eficiencia energética japonés.
El nivel 3 de eficiencia energética del transformador de China es el nivel básico, que es bastante diferente de los estándares de eficiencia energética de Japón.
Convierta los valores de pérdida sin carga y pérdida con carga en GB20052-2013 a la eficiencia en el estándar de EE. UU. El valor de pérdida sin carga y pérdida con carga (75 ℃) del transformador sumergido en aceite en GB20052-2013 se incluye en la fórmula anterior, y el coeficiente de calibración de temperatura se usa para convertirlo a la temperatura especificada por el estándar estadounidense de 55 ℃ , y el transformador sumergido en aceite GB 1, 2, la Tabla 10 muestra los valores de eficiencia correspondientes de la eficiencia energética de 3 niveles.
La capacidad del transformador en estándar americano es: 15k VA, 30k VA, 45k VA, 75k VA, 112.5k VA, 150k VA, 225k VA, 300k VA, 500k VA, 750k VA, 1 000k VA, 1 500k VA, 2 000k VA, 2 500 kVA;
Las capacidades del transformador en China son: 30k VA, 50k VA, 63k VA, 80k VA, 100k VA, 125k VA, 160k VA, 200k VA, 250k VA, 315k VA, 400k VA, 500k VA, 630k VA, 800k VA, 1 000k VA, 1 250k VA, 1 600k VA.
Por lo tanto, los valores de eficiencia para algunas capacidades estadounidenses (50 kVA, 100 kVA, 315 kVA, 1600 kVA) en este documento se calculan por interpolación.
Después de la conversión y la comparación, los valores de eficiencia convertidos de los transformadores sumergidos en aceite en el estándar actual de eficiencia energética GB20052-2013 son más bajos que los valores de eficiencia estándar de EE. UU.
El valor de eficiencia convertido a partir del valor de pérdida de nivel 1 de eficiencia energética de alguna capacidad en China es mayor que el valor de eficiencia de EE. UU. y parte es menor que el valor de eficiencia de EE. UU.
La eficiencia energética de nivel 3 de China es el valor mínimo requerido para los transformadores en China, y existe una cierta brecha con el valor de eficiencia actual en los Estados Unidos.
Los valores de pérdida sin carga y pérdida con carga del transformador de tipo seco en GB20052-2013 (temperatura de referencia de clase F de 120 °C) se incorporan a la fórmula anterior, y el coeficiente de calibración de temperatura se convierte a la temperatura estándar estadounidense de 75°C, y se obtiene el transformador tipo seco clase F. La tabla 11 muestra los valores de eficiencia correspondientes a la norma nacional 1, 2 y 3 de eficiencia energética.
Después de la conversión y la comparación, los valores de eficiencia de los transformadores de tipo seco en el estándar de eficiencia energética actual de China GB20052-2013 después de la conversión del valor de pérdida de eficiencia energética de clase 3 son más bajos que el valor de eficiencia estándar de EE. UU.
Algunos de los valores de eficiencia de capacidad de las pérdidas de nivel 1 y 2 de eficiencia energética de China son más altos que los de los Estados Unidos, y algunos son más bajos que los de los Estados Unidos.
La eficiencia energética de nivel 3 de China es el valor mínimo requerido para los transformadores chinos, y existe una cierta brecha con el valor de eficiencia actual en los Estados Unidos, y hay espacio para mejorar.
Después de la conversión y la comparación, la pérdida total después de la conversión de la pérdida sin carga y el límite de pérdida con carga de la eficiencia energética de nivel 3 del transformador sumergido en aceite de China es más alta que el límite de pérdida total estándar japonés de 9.37% ~ 25.84%.
La pérdida total después de la conversión de los límites de pérdida sin carga y pérdida con carga de la eficiencia energética de nivel 3 de los transformadores de tipo seco en China es 16,84 %~36,21 % más alta que el límite de pérdida total estándar japonés. La pérdida total es un 5,85 %~18,87 % superior al límite de pérdida total japonés.
La pérdida sin carga y la pérdida con carga del transformador son proporcionales a la pérdida total, y la pérdida total se puede reducir reduciendo la pérdida sin carga o la pérdida con carga. En la futura revisión de los estándares de eficiencia energética de los transformadores de China, se recomienda considerar la reducción de la pérdida sin carga y la pérdida con carga.
Después de la conversión y la comparación, los valores de eficiencia convertidos de los valores de pérdida de eficiencia energética de nivel 2 y 3 de los transformadores sumergidos en aceite de China son más bajos que el valor de eficiencia estándar de EE. UU., hasta un 0,29%. Los valores de eficiencia de los transformadores de tipo seco después de la conversión del valor de pérdida de eficiencia energética de 3 niveles son más bajos que el valor de eficiencia estándar de EE. UU., hasta un 0,54 %.
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