Hoe kan het kernverlies in in olie ondergedompelde transformatoren worden verminderd?

Kernverlies (of nullastverlies) is een kritische efficiëntieparameter in in olie ondergedompelde transformatoren scheurden , wat een directe impact heeft op het energieverbruik en de operationele kosten. Deze verliezen bestaan ​​voornamelijk uit hysteresisverlies en wervelstroomverlies, gegenereerd als gevolg van wisselende magnetische flux in de transformatorkern.

1. Kernverlies in transformatoren begrijpen
A. Soorten kernverlies
Hysteresisverlies

Veroorzaakt door heruitlijning van het magnetische domein in het kernmateriaal.

Hangt af van de eigenschappen van het kernmateriaal en de magnetische fluxdichtheid (B).

Wervelstroomverlies

Geïnduceerde circulatiestromen in de kernlamellen.

Verminderd door dunnere lamineringen en kernmaterialen met hoge weerstand.

B. Impact van kernverlies
Verhoogt de bedrijfstemperatuur, waardoor de levensduur van de isolatie wordt verkort.

Verlaagt de energie-efficiëntie, wat leidt tot hogere elektriciteitskosten.

Kan plaatselijke hotspots veroorzaken, waardoor veroudering wordt versneld.

2. Belangrijke methoden om kernverlies te verminderen
A. Optimaliseer de selectie van kernmateriaal

Beste keuze:

Hi-B CRGO-staal biedt de beste balans tussen kosten en prestaties.

Amorfe kernen zijn ideaal voor transformatoren met ultrahoog rendement (bijvoorbeeld slimme netwerken).

B. Gebruik dunnere en geïsoleerde lamellen
Dunnere lamellen (0,23 mm - 0,30 mm) verminderen wervelstromen.

Geïsoleerde coatings (C3-, C5- of C6-kwaliteiten) minimaliseren interlaminatiekortsluiting.

C. Verbeter het kernontwerp en het stapelen
Stapsgewijs verbinden

Vermindert luchtspleten en fluxlekkage bij verbindingen.

Verlaagt de magnetiseringsstroom en het hysteresisverlies.

Verstekhoeken (sneden van 45°)

Verbetert de magnetische fluxstroom, waardoor plaatselijke verliezen worden verminderd.

Optimale kerngeometrie

Ronde of getrapte kernen minimaliseren de fluxpadlengte.

D. Verminder de fluxdichtheid (B) in het ontwerp
Door te werken met een lagere fluxdichtheid (1,5T - 1,7T in plaats van 1,8T) wordt het hysteresisverlies verminderd.

Nadeel: vereist een grotere kerngrootte, waardoor de materiaalkosten stijgen.

E. Precisieproductie en -assemblage
Een strakke klemdruk voorkomt trillingen en interlaminaire openingen.

Vermijd mechanische spanning tijdens het snijden/stapelen om de magnetische eigenschappen te behouden.

Lasergeschreven kernen verbeteren de uitlijning van het magnetische domein.

F. Gebruik hoogwaardige transformatorolie
Olie met lage viscositeit en hoge thermische geleidbaarheid verbetert de koeling.

Oxidatieremmers voorkomen slibvorming, waardoor de efficiëntie behouden blijft.

G. Operationele best practices
Vermijd overspanningsomstandigheden (verhoogt het kernverlies exponentieel).

Regelmatig olietesten (DGA, vochtgehalte) om aantasting van de isolatie te voorkomen.

Belast transformatoren optimaal (kernverlies is constant, maar efficiëntie verbetert met belasting).

3. Geavanceerde technieken voor kernverliesreductie
A. Nanokristallijne kernen (toekomstige trend)
Lager verlies dan amorfe metalen (~0,1 W/kg).

Hogere verzadigingsfluxdichtheid (1,2T) dan Metglas.

B. AI-ondersteunde voorspelling van kernverlies
Machine learning-modellen optimaliseren het kernontwerp vóór productie.

C. Hybride kernmaterialen
Combineer CRGO met amorfe legeringen voor een evenwicht tussen kosten en prestaties.

4. Casestudy: Kernverliesreductie in een 50MVA-transformator

Belangrijkste afhaalmaaltijden:

Verbeteringen in het ontwerp van materiaalupgrades verminderen de verliezen aanzienlijk.

5. Conclusie en aanbevelingen
Samenvatting van beste praktijken
Gebruik Hi-B CRGO-staal voor een evenwichtige prijs en prestatie.
Dunnere lamellen (0,23 mm - 0,30 mm) met isolatiecoating.
Optimaliseer de kerngeometrie (stap-overlappingsverbindingen, verstekhoeken).
Controleer de fluxdichtheid (1,5T-1,7T) om hysteresisverlies te minimaliseren.
Precisieproductie om mechanische belasting te voorkomen.
Hoogwaardige transformatorolie voor betere koeling.

Laatste aanbeveling
Investeer voor nieuwe transformatoren in het Hi-B CRGO step-lap-ontwerp.
Zorg bij bestaande transformatoren voor goed onderhoud en goede oliekwaliteit.

Door deze strategieën te implementeren kunnen fabrikanten en exploitanten de efficiëntie verbeteren, de energiekosten verlagen en de levensduur van transformatoren verlengen.

Toekomstperspectief:

Amorfe/nanokristallijne kernen kunnen de hoogrenderende transformatoren van de volgende generatie domineren.

Digital Twin-technologie maakt realtime monitoring van kernverlies mogelijk.