Normes d'efficacité énergétique pour les transformateurs dans différents pays

Energy Efficiency Standards for Transformers

En tant que grand consommateur d’énergie dans l’industrie de la transmission et de la transformation de l’énergie, le potentiel d’économie d’énergie de l’industrie des transformateurs est énorme. L’amélioration de l’efficacité énergétique des transformateurs est un élément important de la conservation de l’énergie et de la réduction des émissions.

Afin de réduire les pertes des transformateurs de puissance, de nombreux pays ont publié des normes et des politiques d’efficacité énergétique des transformateurs, telles que GB20052-2006 et GB24790-2009 publiées par la Chine, les États-Unis ont lancé le “Energy Efficiency Star Transformer Program” en 1998, et l’Union européenne en 2005. Le Japon a commencé à mettre en œuvre le “Transformer Energy Efficiency Leader Program” en 2006. Les normes actuelles d’efficacité énergétique des transformateurs en Chine sont GB20052-2013 et GB24790-2009.

Les normes chinoises d’efficacité énergétique des transformateurs limitent la perte à vide et la perte en charge des produits transformés, et fixent le seuil d’entrée des transformateurs sur le marché (indicateurs d’efficacité énergétique de niveau 3) et les exigences en matière d’indice pour obtenir la certification d’économie d’énergie (indicateurs d’efficacité énergétique de niveau 1 et 2).

Les transformateurs de Daelim sont entièrement conformes aux normes de divers pays et ont passé les certifications CSA, IEEE, IEC, ANSI et autres, afin de garantir la qualité des transformateurs que vous achetez. Vous aider à améliorer rapidement l’efficacité énergétique et à économiser de l’argent.

Dans le même temps, Daelim vous offre également une garantie de deux ans pour assurer votre sécurité.

Table of Contents

Index des transformateurs d'efficacité énergétique

Dans les normes d’efficacité énergétique des transformateurs des différents pays, les indicateurs d’efficacité énergétique des transformateurs sont différents. La norme chinoise d’efficacité énergétique GB20052-2013 utilise la perte à vide et la perte en charge, et la norme japonaise d’efficacité énergétique des transformateurs du plan leader utilise la perte totale sous un certain taux de charge.

Les États-Unis utilisent l’efficacité du transformateur à un certain taux de charge. Bien que les indicateurs d’efficacité énergétique soient différents, la perte à vide et la perte de charge des transformateurs chinois peuvent être converties en perte totale des normes japonaises et en efficacité des États-Unis à des fins de comparaison.

Les normes chinoises de test d’efficacité énergétique des transformateurs sont GB/T1094.1-2013 et GB/T1094.11-2007.

Les normes japonaises de test d’efficacité énergétique des transformateurs sont JIS C4304-2013 et JIS C4306-2013.

La norme américaine d’essai de l’efficacité énergétique des transformateurs est la NEMA TP2-2005 développée par l’Electrical Manufacturers Association. Voir le tableau 1 pour les indicateurs d’efficacité énergétique des transformateurs et les normes d’essai.

Indicateurs d'efficacité énergétique des transformateurs et normes d'essai

Norme japonaise d'efficacité énergétique pour les transformateurs

Japan Transformer Energy Efficiency Standard

JIS C4304-2005 “6k V Oil-immersed Distribution Transformer” et JIS C4306-2005 “6k V Sealed Winding Distribution Transformer” sont deux normes japonaises d’efficacité énergétique pour les transformateurs de distribution.

La norme spécifie les pertes totales des transformateurs de distribution à un certain facteur de charge (40% ou 50%). La formule pour calculer la perte totale est la suivante :

Perte totale=perte à vide+(m/100)2×perte de charge,

Dans la formule W, m est le taux de charge standard, 40% pour une capacité nominale de 500k VA et moins, et 50% pour une capacité nominale supérieure à 500k VA.

La perte de charge est la perte de charge (W) à la capacité nominale à la température de référence.

La température de référence du transformateur à bain d’huile est de 75℃ ;

La température de référence du transformateur à enroulement étanche (type sec) est de 95°C (classe B) ; 115°C (classe F) ; 140°C (classe H).

Le coefficient de température est de 235 pour le cuivre ; 225 pour l’aluminium.

Les limites de perte totale des transformateurs de distribution triphasés au Japon sont indiquées dans le tableau 2.

En 2011, le Japon a publié la deuxième édition de la valeur cible du transformateur leader, avec une année cible de 2014. La valeur cible de la perte totale du transformateur de distribution doit être conforme aux valeurs calculées suivantes, voir le tableau 3.

Japon 2011 2ème édition Transformateur de distribution de premier rang Valeur cible

En 2013, le Japon a publié les normes industrielles JIS C4304-2013 et JIS C4306-2013, qui ont remplacé les valeurs cibles des normes JIS C4304-2005 et JIS C4306-2005.

La nouvelle norme spécifie la limite de perte totale des transformateurs de distribution de classe 6kV monophasés 50Hz et 60Hz, 10kVA ~ 500kVA et des transformateurs de distribution de classe 6kV triphasés 50Hz et 60Hz, 20kVA ~ 2000kVA.

2014 est l’année de conformité de la nouvelle version de la norme leader en matière d’efficacité énergétique pour les transformateurs de distribution. La perte totale des transformateurs de distribution à bain d’huile ne doit pas dépasser la limite de la norme JIS C4304-2013, et la perte totale des transformateurs de distribution à enroulement scellé (type sec) ne doit pas dépasser la limite de la norme JISC4306-2013, l’écart autorisé est de +10%.

La limite de perte totale de la nouvelle norme est fondamentalement la même que la valeur cible calculée par la deuxième édition de la formule de la norme frontrunner. Les limites de perte totale de certains transformateurs de distribution triphasés sont indiquées dans le tableau 5.

Perte totale du transformateur de distribution triphasé selon la norme japonaise (version 2013)

Normes d'efficacité énergétique des transformateurs aux États-Unis

Les États-Unis ont commencé très tôt à formuler des normes d’économie d’énergie pour les produits consommateurs d’énergie.

En 1996, l’association américaine des fabricants d’équipements électriques (NEMA) a publié la norme d’efficacité énergétique pour les transformateurs de distribution NEMA TP1-1996 “Guidelines for the determination of energy efficiency of distribution transformers”.

En 1998, NEMA a publié la méthode d’essai standard pour la consommation d’énergie des transformateurs NEMA TP2-1998 “Standard Test Method for Measuring Energy Consumption of Distribution Transformers”.

Le département américain de l’énergie et l’agence de protection de l’environnement ont lancé conjointement le programme de transformateurs ENERGY STAR en 1998 pour promouvoir les transformateurs de distribution à haut rendement et à faibles pertes.

En 2002, l’American Electrical Manufacturers Association a publié la norme NE-MA TP1-2002. Plus tard, la norme NEMA TP1-2005 a été publiée. Convient aux transformateurs de distribution à bain d’huile, de type sec, monophasés et triphasés avec une tension primaire de 34,5 kV et moins.

La norme NEMA TP1-2002 exprime le niveau d’efficacité énergétique d’un transformateur par son efficacité à une certaine température et à un certain taux de charge. La formule de calcul de l’efficacité du transformateur dans la norme est la suivante :

E=(100×(P×k VA×1 000))/P×k VA×1 000+NL+LL×P2×T

Dans la formule, P est le facteur de charge, qui est de 0,5 pour les transformateurs de distribution à bain d’huile et de moyenne tension de type sec, et de 0,35 pour les transformateurs de distribution de basse tension de type sec ;

kVA est la capacité nominale (kVA) ; NL est la perte à vide (W) ;

LL est la perte de charge (W) sous la charge nominale ;

T est le coefficient d’étalonnage de la température de perte de charge,

Indiquez la température de référence (55°C pour les transformateurs à bain d’huile et 75°C pour les transformateurs de type sec).

Coefficients de température : 234,5 pour le cuivre et 224,5 pour l’aluminium.

La norme spécifie les valeurs de rendement des transformateurs de distribution monophasés à bain d’huile de 10k VA ~ 833k VA et des transformateurs de distribution triphasés à bain d’huile de 15k VA ~ 2 500k VA ;

Les valeurs de rendement des transformateurs de distribution basse tension (600V) monophasés de type sec 15k VA ~ 333k VA et des transformateurs de distribution basse tension (600V) triphasés de type sec 15k VA ~ 1 000k VA sont spécifiées ;

Les valeurs de rendement des transformateurs de distribution moyenne tension monophasés de type sec 15kVA~833kVA et des transformateurs de distribution moyenne tension triphasés de type sec 15kVA~2 500kVA.

En 2007, le ministère américain de l’Énergie a publié la norme d’économie d’énergie pour les transformateurs de distribution sous le numéro de document EERE-2010-BT-STD-0048. La norme est entrée en vigueur le 1er janvier 2010 et son champ d’application comprend les transformateurs de distribution monophasés et triphasés à bain d’huile et à sec.

La norme spécifie la valeur d’efficacité des transformateurs de distribution triphasés à bain d’huile de 15k VA à 2 500k VA, qui est la norme fédérale d’économie d’énergie pour les transformateurs de distribution à bain d’huile mise en œuvre de janvier 2010 à janvier 2016.

Des valeurs de rendement plus élevées pour les transformateurs de distribution triphasés à bain d’huile sont également spécifiées dans la norme, qui sera mise en œuvre en janvier 2016.

Le 18 avril 2013, le ministère de l’Énergie des États-Unis a publié la norme DOE 201610 CFR Part 431 part ii, qui est une norme d’efficacité énergétique pour les transformateurs de distribution (norme DOE) mise en œuvre en janvier 2016. Elle utilise l’efficacité minimale d’un certain taux de charge pour représenter l’efficacité énergétique du transformateur. est une norme obligatoire.

Les transformateurs de distribution à bain d’huile sont fondamentalement les mêmes que les valeurs d’efficacité mises en œuvre en janvier 2016 dans EERE-2010-BT-STD-0048. Certaines valeurs d’efficacité sont présentées dans les tableaux 6 et 7.

Rendement des transformateurs triphasés à bain d'huile

Efficacité des transformateurs basse tension triphasés de type sec aux États-Unis

Champ d'application

La norme chinoise GB20052-2013 sur l’efficacité énergétique des transformateurs s’applique aux transformateurs de distribution triphasés 10kV, à régulation de tension sans excitation, à bain d’huile d’une capacité de 30kVA à 1600kVA et aux transformateurs de distribution à sec d’une capacité de 30kVA à 2500kVA.

Les normes japonaises d’efficacité énergétique s’appliquent aux transformateurs de distribution à bain d’huile et à sec de classe 6k V monophasés 50Hz et 60Hz, 10k VA à 500k VA, aux transformateurs de distribution triphasés de classe 6k V 50Hz et 60Hz, 20k VA à 2 000k VA, aux transformateurs de distribution à bain d’huile et à sec.

Les normes américaines d’efficacité énergétique sont applicables aux tensions de 34,5 kV et moins, aux transformateurs de distribution monophasés à bain d’huile de 10 k VA à 833 k VA, aux transformateurs de distribution triphasés à bain d’huile de 15 k VA à 2 500 k VA, et aux transformateurs de distribution monophasés de type sec de 15 k VA à 833 k VA, aux transformateurs de distribution triphasés de type sec de 15 k VA à 2 500 k VA.

Température de référence

La température de référence chinoise pour la perte de charge est liée à la classe d’isolation. Les transformateurs à bain d’huile sont généralement à 75°C ; les transformateurs à sec sont à 100°C (classe B), 120°C (classe F) et 145°C (classe H).

Température de référence standard japonaise pour les pertes en charge : 75°C pour les transformateurs à bain d’huile ; 95°C (classe B), 115°C (classe F) et 140°C (classe H) pour les transformateurs à enroulement étanche (type sec).

La température de référence standard américaine pour les pertes à vide est de 20°C, et la température de référence pour les pertes en charge est de : 55°C pour les transformateurs à bain d’huile ; 75°C pour les transformateurs à sec.

Taux de charge

Le facteur de charge du transformateur chinois est la charge nominale.

Facteur de charge standard japonais : 40% pour une capacité nominale de 500k VA et moins, 50% pour une capacité nominale supérieure à 500k VA.

Facteur de charge standard américain : 50% pour les transformateurs de distribution à bain d’huile et les transformateurs de distribution à sec moyenne tension, et 35% pour les transformateurs de distribution à sec basse tension.

Perte totale

La perte à vide et la perte de charge dans la norme GB20052-2013 sont intégrées dans la formule de perte totale de la norme japonaise, et converties en perte totale dans la norme japonaise pour comparaison.

La température de référence pour la perte de charge des transformateurs à bain d’huile en Chine et la température de référence pour la perte de charge au Japon sont toutes deux de 75°C, et aucune conversion de température n’est nécessaire.

La valeur de perte à vide et la valeur de perte de charge dans la norme chinoise d’efficacité énergétique sont intégrées dans la formule pour calculer la perte totale. Les résultats de la comparaison des transformateurs à bain d’huile sont présentés dans le tableau 8.

Les pertes à vide et en charge correspondant à chaque niveau d’efficacité énergétique des transformateurs à bain d’huile chinois sont converties en pertes totales japonaises, et les pertes totales correspondant au niveau 3 d’efficacité énergétique sont supérieures de 9,37 % à 25,84 % aux pertes totales japonaises.

La perte totale correspondant à l’efficacité énergétique de niveau 2 du transformateur à capacité partielle est inférieure à la perte totale du Japon, et la perte totale correspondant à l’efficacité énergétique de niveau 2 du transformateur à capacité partielle est de 2,08%~15,03% supérieure à la perte totale du Japon.

Les pertes totales correspondant à l’efficacité énergétique de niveau 1 sont toutes inférieures aux pertes totales au Japon.

Il n’y a pas de déviation dans les normes d’efficacité énergétique de la Chine, et la déviation autorisée dans l’efficacité énergétique du Japon est de +10%.

Après prise en compte de l’écart, l’efficacité énergétique de niveau 2 des transformateurs à bain d’huile chinois peut essentiellement répondre aux exigences de pertes totales des normes d’efficacité énergétique japonaises.

Convertissez la perte de charge du transformateur à sec chinois de classe F (température de référence 120°C) en perte de charge de la classe F japonaise (température de référence 115°C).

Les pertes à vide et en charge sont intégrées dans la formule pour calculer la perte totale. La comparaison des transformateurs à sec de classe F est présentée dans le tableau 9.

Les pertes à vide et en charge correspondant à chaque niveau d’efficacité énergétique des transformateurs à sec chinois sont converties en perte totale japonaise, et la perte totale correspondant au niveau 3 d’efficacité énergétique est de 16,84 % à 36,21 % supérieure à la perte totale japonaise.

La perte totale correspondant au niveau 2 d’efficacité énergétique est de 5,85 % à 18,87 % supérieure à la perte totale du Japon.

La perte totale correspondant à l’efficacité énergétique de classe 1 de certains transformateurs de capacité est de 2,54% ~ 7,32% supérieure à la perte totale au Japon.

Il n’y a pas d’écart dans la norme d’efficacité énergétique de la Chine, et l’écart autorisé dans la norme d’efficacité énergétique du Japon est de +10%. Après avoir pris en compte l’écart, l’efficacité énergétique du transformateur sec chinois de classe 1 peut essentiellement répondre à l’exigence de perte totale de la norme d’efficacité énergétique japonaise.

Le niveau 3 d’efficacité énergétique des transformateurs chinois est le niveau de base, ce qui est assez différent des normes d’efficacité énergétique japonaises.

Valeur d'efficacité

Convertir les valeurs de perte à vide et de perte de charge de GB20052-2013 en rendement de la norme américaine. La perte à vide et la valeur de perte de charge (75℃) du transformateur à bain d’huile dans GB20052-2013 sont amenées dans la formule ci-dessus, et le coefficient de calibration de température est utilisé pour le convertir à la température spécifiée par la norme américaine de 55℃, et le transformateur à bain d’huile GB 1, 2, le tableau 10 montre les valeurs d’efficacité correspondantes de l’efficacité énergétique à 3 niveaux.

Les capacités des transformateurs selon la norme américaine sont : 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 500kVA ;

Les capacités des transformateurs en Chine sont : 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.

Par conséquent, les valeurs de rendement pour certaines capacités américaines (50kVA, 100kVA, 315kVA, 1600kVA) dans ce document sont calculées par interpolation.

Après conversion et comparaison, les valeurs de rendement converties des transformateurs à bain d’huile dans la norme actuelle de rendement énergétique GB20052-2013 sont inférieures aux valeurs de rendement de la norme américaine.

La valeur d’efficacité convertie à partir de la valeur de perte de niveau 1 d’efficacité énergétique de certaines capacités en Chine est supérieure à la valeur d’efficacité américaine, et certaines sont inférieures à la valeur d’efficacité américaine.

L’efficacité énergétique de niveau 3 de la Chine est la valeur minimale requise pour les transformateurs en Chine, et il y a un certain écart avec la valeur d’efficacité actuelle aux États-Unis.

Les valeurs de perte à vide et de perte en charge du transformateur de type sec dans la norme GB20052-2013 (température de référence de la classe F de 120 °C) sont introduites dans la formule ci-dessus, et le coefficient d’étalonnage de la température est converti à la température standard américaine de 75 °C, et le transformateur de type sec de classe F est obtenu. Le tableau 11 montre les valeurs de rendement correspondantes du rendement énergétique des normes nationales 1, 2 et 3.

Après conversion et comparaison, les valeurs de rendement des transformateurs à sec de la norme chinoise actuelle GB20052-2013 sur le rendement énergétique, après conversion de la valeur de perte de rendement énergétique de la classe 3, sont inférieures à la valeur de rendement de la norme américaine.

Certaines des valeurs d’efficacité de capacité des pertes de niveau 1 et 2 de l’efficacité énergétique de la Chine sont supérieures à celles des États-Unis, et certaines sont inférieures à celles des États-Unis.

L’efficacité énergétique de niveau 3 de la Chine est la valeur minimale requise pour les transformateurs chinois, et il y a un certain écart avec la valeur d’efficacité actuelle des États-Unis, et il est possible de l’améliorer.

Conclusion

Après conversion et comparaison, la perte totale après conversion des limites de perte à vide et de perte en charge de l’efficacité énergétique de niveau 3 des transformateurs à bain d’huile chinois est supérieure à la limite de perte totale standard japonaise de 9,37%~25,84%.

La perte totale après la conversion des limites de perte à vide et de perte de charge de l’efficacité énergétique de niveau 3 des transformateurs à sec en Chine est supérieure de 16,84%~36,21% à la limite de perte totale de la norme japonaise. La perte totale est de 5,85 % à 18,87 % supérieure à la limite de perte totale japonaise.

La perte à vide et la perte de charge du transformateur sont proportionnelles à la perte totale, et la perte totale peut être réduite en réduisant la perte à vide ou la perte de charge. Dans la future révision des normes chinoises d’efficacité énergétique des transformateurs, il est recommandé d’envisager de réduire les pertes à vide et les pertes en charge.

Après conversion et comparaison, les valeurs d’efficacité converties des pertes d’efficacité énergétique de niveau 2 et 3 des transformateurs à bain d’huile chinois sont inférieures à la valeur d’efficacité de la norme américaine, jusqu’à 0,29%. Les valeurs d’efficacité des transformateurs de type sec après conversion de la valeur de perte d’efficacité énergétique de niveau 3 sont inférieures à la valeur d’efficacité standard des États-Unis, jusqu’à 0,54 %.

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