배전 변압기용 알루미늄 대 구리 코일

배전 변압기용 알루미늄 대 구리 코일

변압기 프로젝트에 구리 코일과 알루미늄 코일 중에서 결정하려고 하시나요? 우리는 에너지 성능, 전체 비용, 단위 질량, 기계적 견고성 및 서비스 수명을 분석하여 귀하의 운영 요구 사항에 맞는 최적의 권선 재료를 선택하는 데 도움을 드립니다.

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수십 년 동안 구리는 변압기 권선의 기본 옵션으로 간주되었습니다. 그러나 지난 30년 동안 알루미늄은 지배적인 선택이 되었습니다. 이것은 우연이 아닙니다. 최신 알루미늄-권선형 배전 변압기는 실제 서비스에서 구리 변압기와 마찬가지로 신뢰성, 효율성 및 내구성이 입증되었습니다.-

그렇다고 구리가 잘못된 선택이라는 뜻은 아닙니다. 실제로 특정 응용 분야에서는 구리가 더 적합합니다. 전력 등급 변전소 변압기의 경우 구리가-선택됩니다. 그러나 대부분의 상업 및 산업 분야에서는패드 장착 변압기, 건식-형 변압기, 그리고변전소 변압기, 알루미늄은 타협이 아닙니다. 일반적으로 더 실용적입니다.

에너지 성능은 변압기 권선용 원자재를 선택할 때 무게를 측정하는 가장 중요한 요소 중 하나입니다.

모든 최신 배전 변압기는 구리 또는 알루미늄 코일이 장착되어 있는지 여부에 관계없이 동일한 DOE 효율성 규정을 준수하도록 설계되었습니다. 예를 들어, 현지 규정에서는 모든 500kVA 3상 액체-침수형 패드-장착 변압기가 권선 금속에 따른 차별화 없이 99.35%의 효율을 달성하도록 규정하고 있습니다.

알루미늄은 구리의 전기 전도성의 약 60%만을 전달합니다. 이러한 적자를 상쇄하기 위해 생산자는 -알루미늄 도체의 단면적을 확대하여 구리 권선과 일치하도록 전력 손실 수준의 균형을 맞춥니다.

DOE 효율성 임계값 이상의 성능을 요구하거나 매우 엄격한 손실 제한을-요구하는 프로젝트에서는 구리를 선택할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 기존 DOE 2016 사양은 2,500kVA 미만 등급의 모든 변압기에 대한 통합 효율 벤치마크를 설정합니다. 결과적으로 권선 재료로 제작된 변압기는 거의 동일한 에너지 효율성을 제공합니다.

코일 치수

노후된 모델에 대해 변압기 교체를 수행할 때 동일한{0}}용량 교체를 수행하면 전체 크기가 더 커질 가능성이 높습니다. 이러한 변화는 주로 2010년-발표된 DOE 에너지 효율성 규정에서 비롯됩니다. 제한된 설치 공간으로 인해 제한된 개조 프로젝트의 경우 구리 권선은 보다 컴팩트한 형상 덕분에 실행 가능한 솔루션을 제공합니다. 더 작은 구리 코일은 변압기 탱크의 전체 크기를 약간 줄일 수 있지만 이 솔루션은 맞춤형-엔지니어링 설계에 속합니다. 맞춤형 변압기에 대한 추가 비용이 있더라도 기존 설치 레이아웃을 전면적으로 점검하지 않고도 비용을 상쇄할 수 있습니다.

변압기 탱크 발자국

변압기 공급업체는 일반적으로 표준화된 탱크 하우징을 표준 생산 방식으로 채택합니다. 따라서 구리 코일 구성을 선택한다고 해서 자동으로 더 컴팩트한 변압기가 생성되는 것은 아닙니다. 제조업체는 구리 및 알루미늄 권선 변형 모두에 대해 동일한 탱크 케이싱을 배포하는 경우가 많습니다. 장치의 바닥 공간을 최소화하는 것이 최우선 과제인 경우 맞춤형-크기의 탱크 하우징이 필요할 수 있으므로 이 요구 사항을 공급업체에 명확하게 전달하세요.

동일한 치수의 코일을 사용해도 알루미늄과 구리 권선은 무게가 크게 다른 변압기를 만듭니다. 구리는 훨씬 더 높은 밀도를 자랑하므로 구리{1}}권선 변압기는 알루미늄 변압기보다 무게가 약 20% 더 큽니다. 지붕이나 높은 플랫폼에 장착된 변압기의 경우 이러한 추가 질량으로 인해 추가 비용이 발생하고 구조적 강화 요구 사항이 더욱 엄격해집니다.

반면, 구리{0}}권선 변압기는 전체 경량보다 컴팩트한 크기가 우선시되는 프로젝트에 여전히 탁월한 선택입니다.

구리는 알루미늄에 비해 원자재 가격이 훨씬 높으며 가격 변동폭도 훨씬 더 큽니다. 결과적으로 구리 권선으로 제작된 변압기는 알루미늄-권선에 비해 가격이 2~3배 높은 경우가 많습니다. 다양한 프로젝트에 걸쳐 여러 변압기를 구매하는 고객의 경우 이러한 상당한 선불 가격 격차가 빠르게 누적됩니다.

즉, 구리 코일은 뛰어난 에너지 효율성을 제공하므로 장비의 서비스 수명 동안 지속적인 운영 비용이 절감됩니다. 변압기가 DOE 효율성 벤치마크를 능가하도록 설계되면-장기적으로 운영 비용이 상당히 절약될 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 우리의 계산에 따르면 두 권선 유형 간의 초기 가격 차이를 상쇄하는 데 수년이 걸릴 것으로 나타났습니다. 자재 선택 시 단기-비용과 장기-운영 비용 절감을 모두 신중하게 고려해야 합니다.

인장강도는 잡아당겨지는 것에 대한 재료의 저항력입니다. 기본적으로 얼마나 힘든 일인지. 구리는 인장 강도가 높아 대형 변압기에 이상적입니다.

전력 변압기가 클수록 돌입 전류와 단락력이 더 높아집니다.{0}} 이러한 고전류 힘은 권선에 약간의 움직임을 유발합니다. 이러한 이유로 구리는 대형 전력 변압기에 가장 적합한 선택입니다. 이러한 대형 장치의 구리 코일은 일반적으로 원형 디스크 디자인으로 감겨 있습니다. 디스크 디자인은 강한 단락 힘에 대해 코일을 강화합니다. 알루미늄은 여기에서 매번 구리보다 뒷자리를 차지해야 합니다.

그러나 대부분의 소형 패드마운트와 변전소는 디스크 코일을 사용하지 않습니다. 이 제품은 시트-권선 저전압 코일이 있는 직사각형 디자인을 사용합니다. 또한 고전압 권선은 이러한 시트 권선 위에 적층됩니다.

이 직사각형 디자인은 권선의 단락 힘을 줄이는 데 도움이 됩니다.- 기계적 응력은 권선의 전체 표면에 퍼집니다. 결과적으로 이는 도체의 인장 강도의 역할을 최소화합니다. 그러나 이 설계는 더 큰 변압기 정격에서는 실용적이지 않습니다.

그러나 유통 공간에서는 이상적인 옵션입니다. 5MVA 미만의 대부분의 상업용 및 산업용 3상 애플리케이션은 직사각형 디자인을 사용합니다. 이 분야에서는 구리와 알루미늄이 동일한 분야에 있습니다.