비정질 코어 대 CRGO 배전 변압기: 무부하 손실 평가 방법

에너지 효율적인 배전 변압기를 선택할 때 가장 중요한 설계 질문 중 하나는 코어 재료의 선택입니다. 비정질 코어 변압기 이며 CRGO 변압기 둘 다 배전 용도로 사용되지만, 그들의 자기 특성, 손실 특성, 제조 요구 사항, 수명 주기 경제성은 차이가 날 수 있습니다.

비정질 금속 코어는 히스테리시스 손실과 와전류 손실이 낮기 때문에 일반적으로 부하가 없는 상태의 손실이 현저히 작다. 그러나 부하가 없는 상태의 손실만을 기준으로 변압기를 선택해서는 안 된다. 적절한 비교에는 부하 손실, 변압기 부하율, 연간 가동 시간, 전기 요금, 구매 비용, 물리적 요구 사항, 소음, 적용 가능한 효율성 기준, 그리고 예상 수명도 함께 고려해야 한다.

따라서 유틸리티 및 산업용 사용자에게 올바른 질문은 단순히 “비정질 코어인가, CRGO인가?” 그것은:

실제 운전 조건에 따라 효율성, 기술적 성능, 초기 비용, 그리고 총 소유 비용 사이에서 적절한 균형을 제공하는 변압기 설계는 무엇인가?

변압기 및 프리패브릭 서브스테이션 제조사로서 딩신일렉트릭 프로젝트별 전기적 요구 사항, 효율성 목표, 설치 조건, 운전 조건에 따라 맞춤형 변압기 구성 방안을 제공할 수 있다.

1. 이유 변압기 코어 재료가 중요하다

자기 코어는 배전 변압기에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나이다.

주요 기능은 1차 권선에 의해 생성된 교류 자기 플럭스를 위한 저자속 저항 경로를 제공하는 것이다. 변압기 코어는 변압기가 가동 중일 때 지속적으로 자화 및 탈자되므로, 전기 에너지가 자기 손실을 통해 열로 전환된다.

이러한 손실은 일반적으로 다음 두 가지로 구분된다.

• 히스테리시스 손실

• 와전류 손실

이 둘은 합쳐져 일반적으로 공전시 손실 ,코어 손실 , 또는 철손 .

이라고 불리는 현상에 상당한 영향을 미친다. 특히, 무부하 손실은 변압기에 2차 부하가 거의 없거나 전혀 없을 때에도 발생한다.

이는 배전용 변압기가 매년 수천 시간 동안 계속 가동 상태를 유지할 수 있기 때문에 중요하다. 따라서 변압기는 야간, 주말 또는 하류 측 수요가 비교적 낮은 기간 동안에도 코어 손실을 통해 에너지를 소비할 수 있다.

수백 대 또는 수천 대의 변압기가 있는 대규모 배전망의 경우, 개별 무부하 손실에서 발생하는 비교적 미세한 차이조차도 장비의 사용 기간 동안 상당한 에너지 소비로 누적될 수 있다.

2. 무부하 손실이란?

공전시 손실 정격 전압 및 정격 주파수로 인가되었으나 2차 측에 부하가 연결되지 않은 상태에서 변압기가 소비하는 전력이다.

주로 자기 코어에서 발생하는 손실과 관련이 있다.

연간 무부하 에너지 소비량을 간략히 계산하는 식은 다음과 같다.

$$E_{\text{no-load}} = P_0 \times t$$

여기서:

• E무부하 = 연간 무부하 에너지 손실량

• P₀ = 측정되거나 명시된 무부하 손실량

• t 변압기가 전원이 공급된 상태로 유지되는 시간(단위: 시간)

1년 내내 계속 전원이 공급되는 변압기의 경우:

$$t = 8,760시간/년$$

예를 들어, 특정 변압기의 무부하 손실이 P₀ 인 경우, 해당 손실은 변압기가 전원이 공급된 상태로 유지되는 한 지속되며, 이때 2차 측 부하가 크든 작든 또는 일시적으로 제로이든 관계없다.

이것이 코어 재료가 배전용 변압기의 수명 주기 에너지 성능에 실질적인 영향을 미칠 수 있는 이유 중 하나이다.

무부하 손실 대 부하 손실

무부하 손실과 부하 손실을 혼동하지 않는 것이 중요하다.

공전시 손실 무부하 손실은 주로 코어와 관련 있으며, 전압과 주파수가 안정적일 때 상대적으로 일정하게 유지된다.

부하시 손실 변압기 부하에 따라 달라지며 주로 권선 저항 및 기타 부하 의존적 효과와 관련이 있다.

따라서 무부하 손실이 매우 낮은 변압기라고 해서 모든 운전 조건에서 자동으로 최저 손실 솔루션이 되는 것은 아니다.

3. CRGO 강판이란 무엇인가?

Crgo 은 냉간 압연 결정 배향 전기강판 .

CRGO 강판은 결정 배향 특성 덕분에 자기 흐름 방향으로 우수한 자기 특성을 제공하므로 변압기 제조에 널리 사용되어 왔다.

현대식 CRGO 변압기 설계는 제조사가 다음 요소들을 최적화할 경우 높은 효율을 달성할 수 있다:

• 전기강판 등급

• 층 압着 두께

• 코어 기하학적 형상

• 이음부 설계

• 자속 밀도

• 제조 공차

• 코어 클램핑

• 권선 구성

그러므로 모든 CRGO 변압기가 코어 손실이 높다고 가정하는 것은 부정확하다.

실제 성능은 CRGO 변압기의 선택된 재료와 완전한 변압기 설계에 따라 달라집니다.

CRGO 기반 설계의 장점

CRGO 기술은 성숙한 제조 생태계와 광범위한 현장 실적을 갖추고 있습니다. 이 기술은 다음 요소 간 실용적인 균형을 제공할 수 있습니다:

• 효율성

• 비용

• 크기

• 무게

• 제조 유연성

• 자재 가용성

• 확립된 생산 프로세스

많은 유틸리티, 상업용 및 산업용 응용 분야에서, 잘 설계된 CRGO 변압기는 효율성과 전반적인 프로젝트 경제성 사이 적절한 조합을 제공할 수 있습니다.

4. 비정질 금속 코어란 무엇인가?

한 비정질 코어 변압기 자기 코어 재료로 비정질 금속 합금을 사용합니다.

기존 결정성 전기 강판과 달리, 비정질 금속은 비결정 원자 구조를 가집니다. 이 재료는 적절한 작동 조건 하에서 매우 낮은 자화 히스테리시스 손실과 와전류 손실을 나타낼 수 있습니다.

그 결과, 비정질 금속 코어는 일반적으로 많은 기존 전기 강판 코어 설계보다 훨씬 낮은 무부하 손실을 달성할 수 있습니다.

이 특성으로 인해 비정질 코어 변압기는 상대적으로 낮거나 가변적인 부하 수준에서 장기간 전원이 공급된 상태로 작동하는 응용 분야에 특히 적합합니다.

비정질 코어 변압기의 잠재적 이점

특정 설계, 응용 분야 및 효율성 요구 사항에 따라 비정질 코어 기술은 다음을 제공할 수 있습니다.

• 무부하 손실 감소

• 장기적인 코어 에너지 소비 감소

• 수명 주기 동안의 에너지 절약 가능성

• 지속적으로 전원이 공급되는 배전망에 대한 뛰어난 적합성

• 에너지 효율성 향상 및 손실 감소 목표 달성 지원

그러나 이 재료는 CRGO 강철과는 다른 기계적 특성 및 제조 특성을 갖습니다.

변압기 설계, 프로젝트 요구 사항 및 제조 공정에 따라 치수, 중량, 소음, 재료 취급, 비용, 제조 복잡성 등의 요인이 평가되어야 할 수 있습니다.

5. 비정질 코어 대 CRGO: 주요 비교

다음 표는 일반적인 비교를 제공합니다. 실제 변압기 성능은 항상 제조사가 보증한 기술 데이터에 근거해야 하며, 단순히 재료 유형만으로 판단해서는 안 됩니다.

평가 요소	비정질 코어 변압기	CRGO 코어 변압기
공전시 손실	일반적으로 낮음	강재 등급 및 설계에 따라 달라짐
부하시 손실	전체 변압기 설계에 주로 좌우됨	전체 변압기 설계에 주로 좌우됨
초기 비용	설계 및 시장에 따라 더 높을 수 있음	성숙한 원가 및 공급 구조
장기 에너지 절약 잠재력	지속적으로 인가되어 있고 경부하에서 중부하까지 운전되는 응용 분야에 특히 적합	최적화된 설계로 높은 효율을 제공할 수 있음
소재 특성	비결정질 자기 합금	정방성 전기 스틸
제조	특정 코어 가공 및 취급이 필요함	성숙하고 널리 정착된 기술
크기와 무게	응용 분야 및 설계에 따라 달라짐	응용 분야 및 설계에 따라 달라짐
소음	완전한 설계 전체를 기준으로 평가해야 함	완전한 설계 전체를 기준으로 평가해야 함
주요 선정 기준	코어 손실 및 수명 주기 에너지 소비 최소화	비용, 효율, 공급 가능성, 성능 간 균형 확보

해당 표는 보편적인 순위로 해석해서는 안 됨. 변압기 성능은 실제 코어 재료 등급, 자속 밀도, 권선 설계, 냉각 시스템, 정격 용량, 전압, 제조 공정 및 적용 기준에 따라 달라짐.

6. 무부하 손실만을 비교하지 마십시오

이는 비정질 합금 변압기와 CRGO 변압기를 비교할 때 가장 중요한 원칙 중 하나입니다. 비정질 코어 변압기 cRGO 변압기와의 비교 시

구매자는 견적서에 표시된 무부하 손실 수치가 낮다고 해서 단순히 해당 변압기를 선택해서는 안 됩니다.

보다 포괄적인 기술적·상업적 비교에는 다음 사항이 포함되어야 합니다.

1. 무부하 손실

변압기가 2차 부하 없이 인가된 상태에서 소비하는 전력은 얼마입니까?

2. 부하 손실

변압기가 예상 부하 프로파일 하에서 작동할 때 소모되는 에너지는 얼마입니까?

3. 연간 부하 프로파일

변압기가 1년 중 대부분 기간 동안 20%, 40%, 60%, 또는 80% 부하로 작동합니까?

4. 가동 시간

변압기가 연간 몇 시간 동안 전원이 인가된 상태로 유지됩니까?

5. 전기 요금

피할 수 있는 에너지 비용이 충분히 높을 경우, 손실이 낮은 변압기는 경제적으로 더 매력적이 됩니다.

6. 구매 가격

두 가지 변압기 기술 간의 초기 가격 차이는 수명 주기 계산에 반드시 포함되어야 합니다.

7. 사용 수명

수십 년간 계속 운영될 것으로 예상되는 변압기는 일시적 또는 단기간 사용 장비와는 다른 경제성 분석을 정당화할 수 있습니다.

8. 물리적 요구 사항

무게, 치수, 소음, 설치 공간, 운반, 기초 요구 사항 등이 전체 프로젝트 비용에 영향을 줄 수 있다.

9. 효율성 기준

최종 장비 선정 전에 적용 가능한 지역 또는 국가 에너지 효율 요구 사항을 확인해야 한다.

10. 공급망 요구 사항

공급망 측에서는 변압기 손실, 재료, 시험, 부속품, 문서화 등에 대해 특정 요구 사항을 제시할 수 있다.

따라서 가장 적절한 비교는 실제 보장된 손실 데이터와 프로젝트의 운전 프로파일을 기반으로 한다. 일반적인 기술 라벨이 아니라.

7. 간단한 수명 주기 비용 프레임워크

기본적인 에너지 손실 계산을 통해 서로 다른 변압기 설계를 비교할 수 있다.

단순화된 연간 손실비용 모델은 다음과 같다.

$$\text{연간 에너지 손실 비용} = (P_0 \times 8,760 + P_k \times H_{\text{equivalent}}) \times \text{에너지 가격}$$

여기서:

• P₀ = 무부하 손실

• 8,760= 연속 인가 운전을 위한 1년 간의 시간

• Pₖ = 지정 기준 부하에서의 부하 손실

• Hequivalent = 실제 부하 프로파일로부터 도출된 등가 정격 부하 시간

• 에너지 가격 = 적용 가능한 전기 요금

이것은 단순화된 공학-경제 모델이다.

완전 변압기 총 소유 비용(TCO) 분석에는 다음도 포함될 수 있다.

• 초기 구매 가격

• 교통

• 설치

• 에너지 손실

• 유지보수

• 검사

• 예상 사용 수명

• 교체 비용

• 금융 조달 또는 할인율

• 전기 요금 인상률

• 적용 가능한 경우 수요 요금

• 적용 가능한 경우 탄소 관련 비용

부하 프로파일이 중요한 이유

무부하 손실과 부하 손실이 각각 다른 두 대의 변압기를 고려해 보자.

변압기 A가 무부하 손실은 현저히 낮지만 부하 손실은 높고, 반면 변압기 B는 무부하 손실이 다소 높지만 부하 손실은 낮다면, 수명 주기 측면에서 더 나은 선택은 해당 변압기의 실제 운전 조건에 따라 달라질 수 있다.

부하율이 낮은 상태로 지속적으로 전원이 인가된 변압기의 경우, 무부하 손실의 영향이 특히 크다.

부하율이 높은 상태로 장시간 운전되는 변압기에서는 부하 손실의 중요성이 점차 커진다.

이 때문에 코어 재료 간 단순 비교보다는 프로젝트별 손실 분석이 훨씬 유용하다.

8. 어떤 응용 분야에서 비정질 코어 설계가 유리할 수 있는가?

무부하 손실 감소를 중점적으로 고려해야 하는 응용 분야에서는 비정질 코어 기술을 특히 검토해 볼 가치가 있다.

잠재적 응용 분야는 다음과 같다:

배전 네트워크

유틸리티 네트워크 내 배전용 변압기는 하류 측 수요 변동과 관계없이 지속적으로 전원이 인가된 상태로 운전될 수 있다.

네트워크 전반에 걸쳐 다수의 변압기가 운전되면, 전체 코어 손실이 중요한 고려 사항이 된다.

저~중부하 분배 지점

변압기가 정격 용량보다 낮은 부하로 자주 운전되지만 계속 전원이 인가된 경우, 무부하 손실을 낮추면 수명 주기 측면에서 실질적인 이점을 얻을 수 있다.

전기 요금이 높은 시장

전기 요금이 상대적으로 높은 지역에서는 장기적인 변압기 손실 감소가 더 큰 경제적 효과를 낳을 수 있다.

에너지 효율성 프로젝트

특정 에너지 효율성, 탄소 감축 또는 기술적 손실 저감 목표를 설정한 프로젝트는 변압기 전략의 일환으로 비정질 코어 설계를 평가할 수 있다.

대규모 변압기 조달

수백 대 또는 수천 대에 달하는 유사한 변압기를 구매하는 유틸리티 또는 개발업체의 경우, 단위당 연간 에너지 손실을 약간만 줄여도 전체 계통 차원에서 상당한 효과를 낼 수 있다.

그러나 이러한 적용 사례는 여전히 실제 기술 데이터, 프로젝트 부하 프로파일 및 수명 주기 경제성 분석을 통해 평가해야 한다.

9. CRGO가 실용적인 선택이 될 수 있는 경우는 언제인가?

CRGO는 다양한 배전 변압기 응용 분야에서 여전히 확립된 기술이다.

다음과 같은 요건을 프로젝트에서 중시할 경우 CRGO 기반 설계가 적합할 수 있다.

• 초기 비용과 수명 주기 비용의 균형

• 확립된 제조 공정

• 자재 가용성

• 특정 크기 또는 무게 요구 사항

• 고부하 운전

• 기존 유틸리티 사양

• 익숙한 정비 방식

• 확립된 제품 표준

잘 설계된 CRGO 변압기는 뛰어난 효율 성능을 달성할 수 있다.

중요한 점은 CRGO를 비효율적인 변압기 설계와 동의어로 간주해서는 안 된다 .

현대식 전기 강판 등급, 최적화된 코어 기하학, 제어된 자속 밀도, 개선된 접합부 구조, 최적화된 권선 설계 등은 모두 최종 손실 성능에 영향을 미칠 수 있다

10. 운전 프로파일 변화가 의사결정에 미치는 영향

동일한 변압기 기술이라도 다양한 적용 분야에서 매우 다른 경제성을 가질 수 있다

시나리오 A: 저부하, 지속적인 인가

경량 부하의 배전망에 공급하는 변압기는 하루 24시간 내내 인가 상태를 유지할 수 있다

이 경우, 무부하 손실이 연간 총 에너지 손실의 상당 부분을 차지할 수 있다

따라서 낮은 손실 코어 설계를 보다 면밀히 검토할 가치가 있다

시나리오 B: 고부하 및 비교적 일정한 부하

중부하 산업 시설에 전력을 공급하는 변압기는 대부분의 운전 시간을 비교적 높은 부하 상태에서 보내게 된다

이 경우, 부하 손실이 점차 더 중요해지며, 전체 변압기 설계를 평가해야 한다.

시나리오 C: 가변 상업용 부하

상업용 건물은 주간과 야간, 평일과 주말 간에 상당한 부하 차이를 보일 수 있다.

따라서 경제적 비교 시에는 단일 가정 부하 비율이 아니라 기대 연간 부하 곡선을 사용해야 한다.

시나리오 D: 재생에너지 또는 분산형 에너지 적용 사례

태양광 PV 및 BESS 시스템은 변화하는 전력 흐름을 유발할 수 있으며, 이는 양방향일 수도 있다.

이러한 적용 사례에서는 변압기를 실제 운전 조건 — 즉 부하 방향, 전압 변동, 고조파, 보호 요구 사항 — 에 따라 평가해야 한다.

11. 변압기 공급업체에 반드시 물어볼 질문들

저손실 또는 고효율 배전용 변압기를 구매하기 전에 제조사에 구체적인 기술 정보를 요청해야 한다.

손실 데이터

• 무부하 손실의 보증치는 얼마인가?

• 보장되는 부하 손실은 얼마입니까?

• 손실 값은 어떤 기준 온도에서 명시됩니까?

• 무부하 손실은 어떤 전압 및 주파수에서 측정됩니까?

효율성 및 표준

• 해당 변압기는 어떤 효율성 요구사항을 충족합니까?

• 손실 측정에 사용되는 표준은 무엇입니까?

• 구매 사양서에 효율성 또는 손실 값이 보장되어 있습니까?

테스트

• 공장 시험 중 무부하 손실과 부하 손실이 모두 시험됩니까?

• 제조사가 시험 보고서를 제공할 수 있습니까?

• 포함되는 공장 인수 시험은 무엇입니까?

디자인

• 핵심 재료와 등급은 무엇인가요?

• 권선 재료는 무엇인가요?

• 자속 밀도를 어떻게 설계로 제어하나요?

• 기대되는 소음 수준은 얼마인가요?

• 외형 치수와 중량은 얼마인가요?

상업적 고려사항

• 기대되는 제조 리드타임은 얼마인가요?

• 제조사가 수명 주기 비용 비교 자료를 제공할 수 있나요?

• 해당 프로젝트에 맞춰 변압기를 맞춤화할 수 있나요?

• 예비 부품과 기술 지원을 받을 수 있나요?

답변은 일반적인 제품 설명에만 의존하지 말고, 기술 사양서 및 견적서에 문서화되어야 합니다.

12. 비정질 코어 대 CRGO: 구매자가 어떻게 결정해야 할까?

선택 과정은 다섯 단계로 요약할 수 있다.

단계 1: 부하 프로파일 설정

최대 접속 부하만 사용하는 대신, 연간 예상 부하를 결정한다.

단계 2: 보장된 손실 데이터 확보

모든 공급업체로부터 다음 두 가지 데이터를 요청한다. 무부하 손실과 부하 손실 을 각각 요청한다.

단계 3: 연간 에너지 손실 계산

예상 인가 시간과 부하 프로파일을 활용해 연간 손실을 추정한다.

4단계: 총 소유 비용 비교

구매 가격, 에너지 비용, 유지보수 비용, 예상 수명 및 기타 관련 프로젝트 비용을 종합적으로 고려합니다.

5단계: 기술적·규제적 요구사항 확인

선정된 변압기가 전력회사 사양, 적용 가능한 효율성 기준, 설치 요건 및 프로젝트별 기술 요구사항을 모두 충족하는지 확인합니다.

이 절차를 통해 프로젝트 소유주는 비정질 핵심형 변압기와 CRGO 변압기 설계 간 선택 근거를 보다 타당하게 마련할 수 있습니다.

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딩신일렉트릭 딩신은 전력회사, 상업용, 산업용, 재생에너지, 인프라 분야에 맞춤형 변압기 솔루션을 제공하는 변압기 및 프리패브 서브스테이션 제조업체입니다.

당사의 변압기 포트폴리오는 다음을 포함합니다:

• 배전 변압기

• 전력 변압기

• 유압변압기

• 건식 변압기

• 패드 장착 변압기

• 프리패브 서브스테이션

• 맞춤형 변압기 솔루션

변압기 손실이 구매 결정에서 중요한 요소인 프로젝트의 경우, 딩신은 고객과 협력하여 필요한 용량, 전압, 코어 기술, 권선 구성, 냉각 방식, 효율 목표, 설치 조건 및 적용 기준 .

적절한 코어 기술은 특정 자재에 대한 보편적인 선호도보다는 프로젝트 특성에 따라 달라진다. 보장된 손실 데이터를 실제 부하 프로파일과 수명 주기 경제성과 함께 종합적으로 고려함으로써, 프로젝트 소유주는 더 현명한 변압기 선택을 할 수 있다.

자주 묻는 질문

비정질 코어 변압기는 CRGO 변압기보다 더 높은 효율을 갖는가?

비정질 코어 변압기는 일반적인 CRGO 설계 중 다수에 비해 대체로 무부하 손실이 낮다. 그러나 전체 변압기 효율은 부하 손실, 부하 조건, 설계 및 운전 프로파일에도 영향을 받는다.

비정질 코어 변압기의 주요 이점은 무엇인가?

주요 이점은 무부하 손실 또는 코어 손실을 상당히 줄일 수 있는 가능성이다. 이는 장기간 가동 상태를 유지하며 비교적 낮거나 변동성 있는 부하에서 작동하는 변압기에 특히 유리하다.

변압기에서 CRGO는 무엇을 의미하나요?

CRGO는 냉간 압연 결정 배향 전기강판 를 의미합니다. 이는 변압기의 자기 코어 재료로 널리 사용되며, 적절히 선정되고 설계될 경우 높은 효율을 제공할 수 있습니다.

무부하 손실과 부하 손실의 차이는 무엇인가요?

무부하 손실은 장비에 전원이 인가된 상태에서 주로 변압기 코어에서 발생합니다. 부하 손실은 전류가 변압기 권선을 흐를 때 증가하며, 변압기의 부하 정도와 밀접한 관련이 있습니다.

비정질 변압기는 높은 초기 비용에도 불구하고 경제적인가요?

이는 프로젝트의 운전 조건, 전기 요금, 연간 가동 시간, 변압기 부하율, 서비스 수명 및 기술 간 가격 차이에 따라 달라집니다. 구매 가격만으로 평가하기보다는 총 소유 비용 분석을 수행해야 합니다.

딩신(Dingxin)은 비정질 코어 또는 CRGO 변압기를 맞춤 제작할 수 있나요?

딩신은 프로젝트별 요구 사항에 기반한 맞춤형 변압기 솔루션을 제공합니다. 적용 가능한 코어 기술, 용량, 전압, 효율 목표, 냉각 방식, 권선 구성 및 기타 파라미터는 실제 적용 분야에 따라 평가할 수 있습니다.

비교 변압기 딩신 제품의 손실

유형 변압기와 건식 변압기 중 선택은 비정질 코어 변압기와 CRGO 변압기 이는 단순히 최저 구매 가격이나 단일 손실 수치가 아니라, 측정 가능한 성능과 수명 주기 경제성에 기반해야 합니다.

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