Экодизайн силовых трансформаторов ЕС: прочтение Регламента (ЕС) 548/2014 постатейно и путь соблюдения требований производителем

Почему это регулирование решает, можете ли вы вообще продавать

Регламент (ЕС) 548/2014 — это мера по внедрению экодизайна для силовых трансформаторов, изданная в соответствии с Рамочной директивой об экодизайне 2009/125/EC. Его единственная задача – установить обязательные минимальные энергетические характеристики для трансформаторов, размещаемых на рынке ЕС или вводимых в эксплуатацию. В отличие от бытовой техники, Силовые трансформаторы не имеют маркировки энергоэффективности — в точках продаж нет цветной наклейки. Вместо этого они сталкиваются с твердым полом: если потери или индекс эффективности подразделения выходят за установленные пределы, его нельзя выставить на рынок, точка. Для экспортера это делает регулирование первым шагом, опережающим цену, доставку или даже типовые испытания IEC.

Область применения: какие трансформаторы на самом деле пойманы

Область применения уже, чем предполагает слово «трансформер», и границы имеют значение:

• Минимальная номинальная мощность 1 кВА . Ниже этой меры мера не применяется.

• Предназначен для использования в сетях передачи и распределения электроэнергии частотой 50 Гц или для промышленного применения.

• Охватывает как однофазные, так и трехфазные агрегаты жидкостного и сухого типа.

Одна временная деталь сбивает с толку команды по закупкам: эта мера применяется к трансформаторам, размещенным на рынке или введенным в эксплуатацию после ее вступления в силу. Устройство, заказанное и исправленное по контракту до этого момента, может не соответствовать требованиям, но свободное письмо о намерениях «возможно, купить несоответствующие устройства позже» не несет защиты. Если в контракте не указаны объемы и четкая дата окончания, освобождение от уплаты налога аннулируется.

Определения: четыре числа, которые управляют всем

Почти все регулирование основано на четырех определенных величинах:

• Номинальная мощность (Sr) — полная мощность, на передачу которой рассчитан агрегат.

• Потери на холостом ходу (P0) — активная мощность, которую сердечник рассеивает при возбуждении номинальным напряжением при разомкнутой вторичной обмотке. Он работает круглосуточно, когда трансформатор находится под напряжением.

• Потери нагрузки (Pk) — потери при номинальном токе, в которых преобладают I²R в обмотках и потери рассеяния.

• Индекс пиковой эффективности (PEI) — наивысший КПД, которого достигает агрегат во всем диапазоне нагрузок, используемый для больших агрегатов.

Определение, которое бросается в глаза при испытаниях: потери нагрузки необходимо скорректировать до эталонной температуры (в соответствии с IEC 60076-1 / EN 60076-1), прежде чем сравнивать их с таблицами. Производитель, который измеряет Pk при другой температуре и забывает поправку, либо превысит допустимое значение, либо, что еще хуже, не достигнет предела при типовом испытании.

Требования экодизайна: два режима, а не один

Эта статья устанавливает реальные ограничения и делит трансформеров на два лагеря.

Средняя мощность (примерно от 1 кВА до 3 150 кВА). Нормативы ограничивают максимально допустимые потери холостого хода (P0) и максимально допустимые потери нагрузки (Pk) с использованием таблиц I.1–I.6 в Приложении I, индексированных по номинальной мощности и охлаждающей среде (масляный или сухой тип). Жидкостные агрегаты, монтируемые на опоре, соответствуют таблице I.6. Поскольку в реальных сетях используются нечетные комбинации напряжений, в таблицах указаны поправочные коэффициенты : обмотка 36 кВ, обмотка с двойным напряжением или распределительный трансформатор, регулирующий напряжение (VRDT), каждый из них смещает допустимые потери вверх на указанный процент. Ограничения приходят двумя волнами:

• Уровень 1 — с 1 июля 2015 года.

• Уровень 2 — с 1 июля 2021 г., примерно на 20 % ужесточение потерь на холостом ходу для большинства классов средней мощности. Уровень 2 — это планка, которую новый трансформатор, направляющийся в ЕС, должен преодолеть сегодня. Достижение уровня 2 без нагрузки в большинстве классов недостижимо только за счет более плотной сборки — обычно это приводит к увеличению класса материала сердечника (домененно-очищенная зернистая сталь с высокой проницаемостью) или, в некоторых классах, сердечника из аморфного металла, поскольку разрешенное значение P0 просто не оставляет места для обычных потерь материала.

Более крупные агрегаты (от 3 150 кВА до 40 МВА) и большие силовые трансформаторы. Абсолютные потолки потерь становятся неудобными в этом масштабе, потому что потери растут вместе с рейтингом. Таким образом, регулирование переходит к минимальному индексу пиковой эффективности (PEI) в таблицах I.7–I.9. PEI определяется:

PEI = 1 - 2·(P0 + Pc0) / [ Sr · √( (P0 + Pc0) / Pk ) ]

где Pc0 – мощность системы охлаждения на холостом ходу. PEI отражает ту же физику, что и таблицы потерь — он неявно ограничивает взвешенную сумму потерь на холостом ходу и под нагрузкой — но нормализует ее до номинальной мощности, поэтому агрегаты мощностью 100 МВА и агрегаты мощностью 10 МВА оцениваются по одной и той же процентной шкале. Взвешивание отражает капитализацию убытков : потери без нагрузки «включаются» примерно 8 760 часов в год, потери при нагрузке – только во время загрузки, поэтому эти два значения не равны, и индекс уравновешивает их.

Альтернативный вариант с непропорционально высокими затратами. Если замена существующего трансформатора на блок, соответствующий требованиям Уровня 2, обойдется дороже (при транспортировке или установке), чем чистая приведенная стоимость энергии, которую он сэкономит за свой срок службы, регулирование допускает — в исключительных случаях — установку блока Уровня 1 или даже не требует минимального требования, если уровень 1 также несоразмерен. Подвох: производитель или импортер должен документально подтвердить обоснование и уведомить национальный орган по надзору за рынком. Это бумажный след, а не молчаливое исключение.

Исключения: касаются ли вас вообще правила

Прежде чем проектировать любую таблицу потерь, убедитесь, что единица находится в области применения. Постановление освобождает от налога трансформаторы, «специально разработанные» для:

• Приборное (измерительное) назначение.

• Подача постоянного тока на электронные или выпрямительные нагрузки, но не на трансформаторы, которые подают переменный ток от источников постоянного тока, таких как ветряные турбины или фотоэлектрические интерфейсы, которые остаются в сфере применения.

• Работа печей, морские платформы, морская ветроэнергетика и судовое обслуживание.

• Временное или аварийное питание во время неисправности или ремонта (не постоянное повышение тарифов).

• Трансформаторы железнодорожной тяги (контактного тока переменного/постоянного тока) и тяговые трансформаторы подвижного состава.

• Заземление/заземление, запуск двигателя, испытания и сварка.

• Взрывобезопасное и подземное горное исполнение.

• Глубоководные (погружные) устройства и интерфейсные блоки среднего напряжения мощностью менее 5 МВА, рассчитанные на аварийные перегрузки.

• Трехфазные агрегаты средней мощности ниже 5 кВА (частичные — некоторые пункты Приложения I все еще применяются).

Ловушка, которую стоит назвать: ветряной или солнечный инверторный трансформатор, повышающий переменный ток от преобразователя постоянного тока, не является исключением , даже если он находится в рамках проекта «возобновляемых источников энергии». Считать его освобожденным от уплаты пошлины — частая и дорогостоящая ошибка на таможне. Кроме того, если в существующем трансформаторе средней или большой мощности впоследствии будет заменен сердечник или полные обмотки , он должен быть повторно проверен на соответствие и приведен в соответствие.

Оценка соответствия: как вы это доказываете

Соответствие подтверждается посредством маршрута соответствия, установленного Рамочной директивой: либо внутренней системы контроля проектирования (Приложение IV), либо системы управления (Приложение V). На практике производитель собирает технический файл — расчеты конструкции, измерения потерь, PEI, где это применимо — и выдает декларацию соответствия ЕС , а затем наносит маркировку CE . Знак CE означает видимые ворота рынка; без него границы и дистрибьюторы закрываются.

Декларирование потерь и прозрачность

Регламент требует, чтобы производитель сделал потери видимыми. Заявленная комплектация должна включать номинальную мощность, потери холостого хода, потери нагрузки (с поправкой на эталонную температуру), PEI, где это применимо, и вес основных компонентов. Это данные, которые инженер по закупкам сверяет с Приложением I. Трансформатор, заявленные P0 и Pk которого не могут быть согласованы с таблицами или с отчетом о типовых испытаниях, является неудачным, независимо от того, насколько хорошо выглядит остальная часть предложения.

Ориентировочные ориентиры

В Приложении IV перечислены уровни потерь наиболее эффективных трансформаторов, технически достижимых на тот момент, — эталон «наилучшей доступной технологии». Они являются ориентировочными, а не обязательными : ни одно устройство не вынуждено их использовать. Но они являются самым четким сигналом о том, куда движется следующий уровень, и они должны участвовать в любом обсуждении дорожной карты с отделом исследований и разработок.

Обзор: горизонт движется

Комиссия обязалась пересмотреть эту меру к 1 июля 2023 года, проверив, оказался ли уровень 2 экономически эффективным, оправдан ли более строгий уровень 3 , следует ли распространять PEI на энергоблоки средней мощности и следует ли сохранять концессии на морских объектах и ​​на опорах. Более жесткие ограничения обсуждаются. Производитель, разрабатывающий продукцию только для сегодняшнего уровня 2 с нулевой прибылью, может обнаружить, что цели сместились в течение срока службы продукта.

Обход

Короткое, но серьезное положение: производитель, импортер или представитель не должен выпускать на рынок продукт, разработанный для обнаружения того, что он проходит испытания, и изменять его характеристики для публикации более высоких показателей. Античит-правила являются явными и касаются как технических файлов, так и аппаратных средств.

Вступление в силу и применение

Эта мера вступила в силу вскоре после ее публикации в 2014 году, при этом уровень 1 применяется с 1 июля 2015 года, а уровень 2 — с 1 июля 2021 года. Регламент (ЕС) 2019/1783, принятый в ноябре 2019 года, внес в него поправки, вводящие целевые уступки для этапа уровня 2 и уточняющие некоторые положения. Два числа читаются вместе.

Средний против большого, уровень 1 против уровня 2 — краткий обзор

Измерение	Средняя мощность (≤ 3 150 кВА)	Большой / > 3 150 кВА
Лимитная форма	Макс P0 и Pk (таблицы Приложения I)	Минимальный PEI (таблицы Приложения I)
Уровень 1	С 1 июля 2015 г.	С 1 июля 2015 г.
Уровень 2	С 1 июля 2021 г. (на ~20 % ужесточение P0)	С 1 июля 2021 г.
Коррекция напряжения	Да (36 кВ, двойное напряжение, ВРДТ)	PEI масштабируется с помощью Sr
То, что вы заявляете	P0, Pk, вес	P0, Pk, PEI, массы

Путь соблюдения требований производителя в шесть этапов

1. Сначала подтвердите объем и освобождение. Прежде чем прикасаться к дизайну, прочтите Приложение II. В комплект поставки входит интерфейсный блок переменного тока для ветровых/фотоэлектрических систем; печного трансформатора нет.

2. Установите правильную цель дизайна. Средние агрегаты соответствуют таблице P0/Pk по своим номиналам и типу охлаждения; крупные подразделения стремятся к минимальному PEI. Подберите таблицу, соответствующую классу напряжения и поправочным коэффициентам.

3. Проектируйте с запасом до уровня 2, а не до уровня 1. Марка материала сердечника (высокопроницаемый GOES или аморфный металл), качество укладки и геометрия намотки решают, очистите ли вы уровень 2 с передышкой — и выдержите ли следующий обзор.

4. Измерьте и объявите потери в соответствии с Приложением III , с корректировкой Pk на эталонную температуру. Несовпадающие декларации являются наиболее распространенной причиной отклонения заявок.

5. Проведите оценку соответствия, оформите Декларацию соответствия ЕС и прикрепите маркировку CE. Нет знака CE, нет рынка ЕС.

6. Поддерживайте актуальность технического файла и следите за горизонтом проверки. Документируйте любой случай непропорциональных расходов и уведомляйте об этом государственный орган; отслеживать обсуждения уровня 3, чтобы сегодняшний дизайн, соответствующий требованиям, завтра не стал устаревшим.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Регламент экодизайна трансформаторов (ЕС) 2019/1781 или 548/2014? Ответ: Это (ЕС) 548/2014 с поправками (ЕС) 2019/1783. (ЕС) 2019/1781 — это другая мера, касающаяся электродвигателей и приводов с регулируемой скоростью. Эти две цифры легко спутать в документах о закупках.

Вопрос: В чем разница между уровнем 1 и уровнем 2 для трансформаторов? О: Уровень 1 применяется с 1 июля 2015 года, а уровень 2 — с 1 июля 2021 года. Уровень 2 ужесточает предел потерь на холостом ходу примерно на 20 % для большинства классов средней мощности, поэтому любой трансформатор, представленный сегодня на рынке ЕС, должен соответствовать уровню 2.

Вопрос: Должны ли ветровые и солнечные трансформаторы соответствовать требованиям? О: Да, если они подают переменный ток от преобразователя постоянного тока (типичные инверторные интерфейсы). Исключение для «питания постоянным током нагрузки выпрямителя» на них не распространяется. Только трансформаторы, специально предназначенные для исключенных задач — печных, морских, тяговых, сварочных и т.п. — не входят в сферу применения.

Вопрос: Какие убытки должен заявить производитель? A: Номинальная мощность, потери холостого хода (P0), потери нагрузки (Pk, скорректированные на эталонную температуру согласно IEC/EN 60076-1), индекс пиковой эффективности, если применимо, и вес основных компонентов согласно Приложению III.

Вопрос: Может ли старый трансформатор быть освобожден от Уровня 2 при замене? Ответ: Только в документально подтвержденном случае непропорциональных затрат: если установка устройства уровня 2 стоит больше, чем стоимость сэкономленной энергии в течение всего срока службы, установка устройства уровня 1 может быть разрешена, и производитель должен уведомить орган по надзору за рынком с обоснованием. Это не происходит автоматически.

Вывод

Соответствие трансформаторов ЕС — это дисциплина проектирования, а не штамп. Он начинается с объема и исключений, проходит через пределы потерь или минимальный PEI, установленный (ЕС) 548/2014 с поправками, внесенными в 2019/1783, и заканчивается заявленной стоимостью потерь, маркировкой CE и обоснованным техническим файлом. Ошибочно определите цель, и отряд так и не пересечет границу; сделайте это правильно с запасом, и он останется соответствующим до следующей проверки.