Китай потери в силовых трансформаторах

Когда говорят про Китай потери в силовых трансформаторах, часто сразу лезут в каталоги — смотрят на графики нагрузок, стандартные значения холостого хода и короткого замыкания. Но в этом и кроется главный прокол: эти цифры — идеальные, лабораторные. А на деле, особенно когда оборудование уже стоит на подстанции где-нибудь в Сибири или на Дальнем Востоке, потери начинают вести себя совсем иначе. Многие заказчики ошибочно полагают, что раз трансформатор китайский, то и потери у него априори выше, чем у европейских аналогов. Это не всегда так, но нюансов — масса.

Что на самом деле скрывается за цифрами потерь

Вот смотрите. Берём спецификацию на трансформатор 10/0.4 кВ, допустим, 1000 кВА. Производитель указывает потери холостого хода — 1.5 кВт, потери короткого замыкания — 10 кВт. Красиво. Но эти данные получены при номинальном напряжении и частоте 50 Гц, с синусоидальным током. А в реальной сети что? Гармоники, особенно если нагрузка — это современное производство с частотными приводами и выпрямителями. Сердечник греется сильнее, добавочные потери в обмотках растут. И эта разница между паспортом и реальностью может доходить до 15-20%, если фильтрация гармоник не продумана.

Я лично сталкивался с ситуацией на одной из промплощадок, где после запуска нового цеха с дуговыми печами трансформаторы начали гудеть сильнее и перегреваться. Замеры показали, что фактические потери под нагрузкой были на 18% выше заявленных. И дело было не в качестве сборки, а в том, что проект не учел нелинейный характер нагрузки. Пришлось экстренно ставить дополнительные фильтрующие устройства. Это к вопросу о том, что оценивать оборудование только по паспортным данным — путь к неожиданным расходам.

Ещё один момент — качество электротехнической стали. Китайские производители сейчас используют разные марки, от отечественных до импортных (типа JFE или NLMK). И здесь разброс потерь холостого хода может быть существенным даже в рамках одного завода. Если в спецификации просто написано ?холоднокатаная анизотропная сталь?, это ни о чём не говорит. Нужно требовать уточнения — какая именно марка, какая группа по потерям (например, 085 или 095 по китайскому GB/T 2521). Без этого любые сравнения некорректны.

Эксплуатационные факторы, которые съедают экономию

Допустим, трансформатор выбран, потери вроде бы низкие. Но смонтировали его с нарушениями. Классика — недотянутые соединения шин на выводах высокого напряжения. Переходное сопротивление растёт, место контакта греется — и вот вам добавочные потери, которые никто не считал. Или система охлаждения. Для сухих трансформаторов критична чистота воздуха в помещении. Если вокруг пыль, металлическая стружка (на производстве), то радиаторы забиваются, теплоотдача падает — трансформатор работает при повышенной температуре, а это прямой путь к ускоренному старению изоляции и росту потерь.

У нас был проект, где заказчик сэкономил на системе принудительной вентиляции для сухих трансформаторов в закрытом помещении. Рассчитывали на естественную конвекцию. Летом, при +35 на улице, температура в отсеке подскакивала до 55 градусов. Пришлось срочно монтировать вентиляторы. А ведь повышенная температура работы — это не только риск для изоляции, но и прямой рост потерь в меди. Сопротивление обмоток увеличивается, потери в меди растут квадратично от тока. Казалось бы, мелочь, но за год набегают лишние мегаватт-часы.

Или такой нюанс, как работа в недогруженном режиме. Часто трансформаторы берут с запасом. Но если нагрузка постоянно ниже 30% от номинала, то относительный вес потерь холостого хода в общих потерях становится доминирующим. Получается, вы платите за неиспользуемую мощность и при этом имеете неоптимальный КПД. Иногда выгоднее поставить два трансформатора меньшей мощности и включать их по необходимости. Но это уже вопрос грамотного проектирования.

Опыт с конкретными поставщиками и материалами

Работая с разными китайскими заводами, начинаешь обращать внимание на детали. Например, на пропитку обмоток сухих трансформаторов. Одни используют обычный лак, другие — эпоксидную смолу в вакууме. Второй вариант, конечно, дороже, но даёт лучшую защиту от влаги и более стабильные диэлектрические свойства в течение всего срока службы. А это влияет на надёжность и, опосредованно, на потери — потому что старение изоляции ведёт к увеличению тока утечки и диэлектрических потерь.

Вот, к слову, о партнёрах. Мы давно сотрудничаем с компанией ООО Вэньчжоу Цяонасэнь Электрооборудование (https://www.qnasen.ru). Они как раз специализируются на решениях для передачи и распределения высокого и низкого напряжения. Что важно — они не просто продают трансформаторы, а могут предложить расчёт и анализ потерь под конкретную нагрузку заказчика. Это ценно. Однажды они помогли пересчитать выбор трансформатора для насосной станции, где был ярко выраженный переменный график нагрузки. В итоге предложили модель с другим соотношением потерь холостого хода и короткого замыкания, что дало ощутимую экономию на этапе эксплуатации.

Но и с ними не всё гладко. Помню, в одной из первых партий был трансформатор, у которого при приёмосдаточных испытаниях обнаружили повышенные потери холостого хода. Разбирались. Оказалось, на заводе при сборке магнитопровода не выдержали технологию стяжки пакетов — были микроскопические зазоры между листами стали. Это увеличило магнитное сопротивление и, соответственно, ток холостого хода. Проблему признали, оборудование заменили. Это я к тому, что контроль на входе — обязателен, даже с проверенными поставщиками.

Методики измерения и ?серая? зона

В теории, методика измерения потерь прописана в ГОСТах и МЭК. Но на практике, особенно при приёмке на объекте, условия далеки от идеальных. Часто нет возможности отключить всю нагрузку, чтобы чисто измерить потери холостого хода. Используют косвенные методы, например, метод двух ваттметров при нагрузке. Погрешность велика. Иногда, чтобы ?уложиться? в паспортные данные, недобросовестные поставщики могут проводить заводские испытания при пониженном напряжении, а потом пересчитывать результаты. Выявить такое можно только сравнивая осциллограммы напряжения и тока, обращая внимание на форму кривой.

Ещё одна головная боль — учёт потерь в системах коммерческого учёта. Часто потери в трансформаторе ?растворяются? в общих потерях сети, и их реальное влияние на счёт за электроэнергию неочевидно для потребителя. Но для крупных объектов, где свои ТП, это прямые деньги. Мы для своих заказчиков иногда делаем упрощённый расчёт: сколько будут стоить дополнительные потери в 1 кВт за 10 лет службы при определённом тарифе. Цифры получаются внушительные, и тогда разговор о премиальных марках стали или более эффективной конструкции становится предметным.

Сейчас многие говорят про ?умные? трансформаторы с датчиками онлайн-мониторинга. Это, безусловно, будущее. Видеть в реальном времени температуру горячих точек, токи, уровень гармоник — бесценно для анализа потерь и предотвращения аварий. Но пока это дорогое решение. Для большинства проектов актуальнее грамотный расчёт на старте и качественный монтаж.

Выводы, которые не пишут в брошюрах

Так что же в сухом остатке про Китай потери в силовых трансформаторах? Первое: не зацикливаться только на цифре из каталога. Нужно понимать, при каких условиях она получена. Второе: реальные потери определяются не только трансформатором, но и тем, что к нему подключено, и как он обслуживается. Третье: диалог с поставщиком должен быть технически детальным. Не ?дайте трансформатор на 1000 кВА?, а ?дайте трансформатор на 1000 кВА, с маркой стали не хуже такой-то, с пропиткой такой-то, рассчитанный на уровень гармоник такой-то?. Как, например, строит работу ООО Вэньчжоу Цяонасэнь Электрооборудование — с запросом исходных данных для расчёта.

И последнее. Часто пытаются сэкономить на этапе закупки, выбирая вариант с чуть более высокими паспортными потерями, но дешевле. Это может быть оправдано, если нагрузка будет минимальной и непостоянной. Но для базовой, постоянной нагрузки такая экономия впоследствии ?съест? больше средств через счета за электроэнергию. Нужно считать полный жизненный цикл, TCO. Это и есть профессиональный подход.

В общем, тема потерь — это не про то, чтобы найти трансформатор с самой маленькой цифрой в графе. Это про комплекс: материалы, проектирование под реальные условия, монтаж и эксплуатация. Упустишь одно звено — и все теоретические преимущества сведутся на нет. Проверено на практике, и не раз.