СЕТИ РОССИИ
94
Применение силовых
трансформаторов
со сниженным
энергопотреблением
в ПАО «МРСК Центра»
Реализация проекта опытно-промышленной эксплуатации силового транс-
форматора 10/0,4 кВ с магнитопроводом из аморфной стали.
Александр ТАШКИН, ведущий инженер
управления энергосбережения и повышения энергоэффективности
филиала ПАО «МРСК Центра» — «Белгородэнерго»
Сергей ПЕРВУШИН, начальник управления энергосбережения и повышения
энергоэффективности филиала ПАО «МРСК Центра» — «Тамбовэнерго»
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
е
об
ор
у
д
о
в
а
ние
П
роблемы
энергосбережения
и
энер
-
гоэффективности
являются
одними
из
наиболее
актуальных
в
миро
-
вой
энергетике
.
Учитывая
структу
-
ру
энергозатрат
в
распределительном
се
-
тевом
комплексе
,
в
которой
более
90%
всех
затрачиваемых
энергоресурсов
приходится
на
технологический
расход
электроэнергии
на
передачу
(
потери
),
можно
сделать
вы
-
вод
о
приоритетных
направлениях
в
области
Погрешности систем учета
5%
Нагрузочные
в ЛЭП
56%
Нагрузочные
в трансформаторах
4%
Холостой
ход транс-
форматоров
23%
Прочие
условно
постоянные
12%
Условно
постоянные
35%
Рис
. 1.
Структура
технологи
ческих
потерь
в
ПАО
МРСК
Центра
»
за
1
полугодие
2016
года
95
энергосбережения
и
повышения
энергоэффектив
-
ности
электросетевых
компаний
.
Как
показано
на
рисунке
1,
практически
треть
(27%)
технологических
потерь
происходит
в
сило
-
вых
трансформаторах
при
преобразовании
напря
-
жения
,
причем
более
67%
потерь
в
трансформато
-
рах
приходится
на
потери
холостого
хода
.
В
некоторых
европейских
странах
приняты
стандарты
,
в
которых
устанавливаются
диффе
-
ренцированные
по
классам
энергоэффективности
значения
потерь
холостого
хода
и
нагрузочных
потерь
.
В
их
основу
положен
стандарт
Велико
-
британии
BS EN 50464-1:2007.
Таким
образом
,
потребитель
трансформаторного
оборудования
(
промышленное
или
сельскохозяйственное
пред
-
приятие
,
сетевая
или
генерирующая
компания
и
т
.
п
.)
имеет
возможность
выбора
—
или
устано
-
вить
трансформатор
со
сниженными
потерями
по
несколько
более
высокой
цене
,
или
оплачивать
дополнительные
потери
в
трансформаторе
более
низкого
класса
энергоэффективности
.
Причем
не
-
которые
заводы
-
изготовители
выпускают
транс
-
форматоры
с
различным
соотношением
классов
энергоэффективности
по
потерям
холостого
хода
и
нагрузочным
потерям
.
Например
,
трансформа
-
тор
соответствует
классу
«B»
по
потерям
коротко
-
го
замыкания
,
но
классу
«C»
по
потерям
холостого
хода
.
Предприятиям
,
имеющим
высокую
кругло
-
суточную
загрузку
оборудования
,
более
целесо
-
образно
устанавливать
трансформаторы
с
более
низкими
нагрузочными
потерями
(
при
загрузке
трансформатора
более
60–70%
нагрузочные
поте
-
ри
в
разы
больше
потерь
холостого
хода
),
а
пред
-
приятиям
,
где
загрузка
трансформаторов
имеет
ярко
выраженные
утренние
и
вечерние
максиму
-
мы
,
а
в
ночное
время
работа
идет
практически
в
холостом
режиме
,
более
целесообразно
приоб
-
ретать
трансформаторы
с
более
высоким
классом
энергоэффективности
по
потерям
холостого
хода
.
Таким
образом
,
на
основании
технико
-
экономиче
-
ского
расчета
потребитель
может
выбирать
выгод
-
ный
для
него
класс
энергоэффективности
транс
-
форматора
.
Снижение
потерь
холостого
хода
в
трансфор
-
маторах
может
быть
достигнуто
благодаря
следу
-
ющим
подходам
.
1.
Совершенствование
существующей
конструкции
(
уменьшение
толщины
листов
,
из
которых
собирается
сердечник
трансформатора
,
совершенствование
технологии
сборки
сердечника
,
улучшение
свойств
самой
трансформаторной
стали
).
Это
так
называемая
энергоэффективная
серия
трансформаторов
10/0,4
кВ
с
маркировкой
ТМГэ
или
ТМГ
-12.
Их
в
настоящее
время
изготавливают
почти
все
российские
заводы
.
Стимулировать
про
-
изводителей
к
расширению
ассортимента
и
раз
-
витию
производства
стали
запросы
со
стороны
электросетевых
компаний
.
Энергоэффективные
силовые
трансформато
-
ры
6–10
кВ
уже
нашли
широкое
применение
на
объектах
филиалов
ПАО
«
МРСК
Центра
».
Первый
такой
трансформатор
был
установлен
два
года
назад
в
Белгородской
области
.
После
проведения
тестовых
испытаний
и
оценки
заяв
-
ленных
производителем
технических
характери
-
стик
было
принято
решение
о
целесообразности
массового
внедрения
подобного
оборудования
.
Сегодня
МРСК
Центра
использует
всю
линей
-
ку
энергоэффективных
трансформаторов
отече
-
ственного
производства
—
от
160
до
1250
кВА
,
планомерно
совершенствуя
процесс
передачи
электроэнергии
по
сетям
.
В
2016
году
планируется
установить
151
такой
трансформатор
совокупной
мощностью
61,33
МВА
.
По
прогнозам
специалистов
,
уже
в
этом
году
ком
-
пания
получит
экономический
эффект
в
размере
1
млн
рублей
.
2.
Применение
ленточного
сердечника
трансформатора
(
ленточные
сердечники
уже
давно
применяются
в
электронной
технике
,
в
том
числе
и
в
малогабаритных
силовых
трансформаторах
для
питания
электронной
аппаратуры
,
но
в
энергетике
их
применение
достаточно
ново
вследствие
сложности
оборудования
для
размещения
обмотки
и
ее
последующего
возможного
ремонта
).
В
филиале
ПАО
«
МРСК
Центра
» — «
Белгоро
-
дэнерго
»
есть
опыт
эксплуатации
такого
транс
-
форматора
.
Трансформатор
из
ленточной
стали
находится
в
эксплуатации
уже
два
года
,
сократив
потери
электроэнергии
за
это
время
более
,
чем
на
3,5
тысяч
кВт
·
ч
.
3.
Изготовление
сердечника
трансформатора
из
аморфной
стали
.
Трансформатор
10/0,4
кВ
номинальной
мощно
-
стью
630
кВА
с
сердечником
из
аморфной
стали
в
настоящее
время
находится
в
опытно
-
промыш
-
ленной
эксплуатации
филиала
«
Тамбовэнерго
».
Еще
в
2014
году
между
ПАО
«
МРСК
Центра
»
и
ЗАО
«
ГК
«
Электрощит
ТМ
Самара
»
была
до
-
стигнута
договоренность
о
проведении
опытной
эксплуатации
трансформатора
с
сердечником
из
аморфной
стали
мощностью
630
кВА
в
филиале
«
Тамбовэнерго
».
Для
организации
опытно
-
промышленной
экс
-
плуатации
разработана
программа
опытной
экс
-
плуатации
и
заключен
договор
между
ЗАО
«
Группа
компаний
«
Электрощит
» —
ТМ
Самара
»
и
филиа
-
лом
ПАО
«
МРСК
Центра
» — «
Тамбовэнерго
».
Про
-
должительность
программы
ОПЭ
составляет
1
год
.
В
сентябре
2015
года
филиалом
ПАО
«
МРСК
Центра
» — «
Тамбовэнерго
»
был
принят
в
опытно
-
промышленную
эксплуатацию
силовой
трансфор
-
матор
10/0,4
кВ
номинальной
мощностью
630
кВА
с
магнитопроводом
из
аморфной
стали
.
Цели
опытно
-
промышленной
эксплуатации
:
№
5 (38) 2016
96
СЕТИ РОССИИ
–
проверка
соответствия
заявленных
эксплуата
-
ционных
характеристик
трансформатора
в
про
-
цессе
работы
;
–
оценка
возможности
применения
инновацион
-
ного
оборудования
в
электрических
сетях
.
Задачи
опытно
-
промышленной
эксплуатации
:
–
измерение
фактических
потерь
холостого
хода
и
потерь
короткого
замыкания
;
–
определение
фактических
суммарных
потерь
электроэнергии
в
трансформаторе
;
–
сравнение
фактических
потерь
электроэнергии
в
опытном
образце
и
трансформаторе
с
магни
-
топроводом
из
электротехнической
стали
при
равной
номинальной
мощности
и
аналогичных
условиях
эксплуатации
;
–
предварительная
оценка
предельной
стоимо
-
сти
опытного
оборудования
,
приемлемой
для
Рис
. 2.
Опытный
образец
трансформа
-
тора
10/0,4
кВ
630
кВА
с
магнитопрово
-
дом
из
аморфной
стали
Рис
. 3.
Однолинейная
электрическая
схема
ЗТП
-10/0,4
№
048
Табл
. 1.
Результаты
контрольных
испытаний
опытного
трансформатора
Тип
трансформатора
Потери
холостого
хода
и
потери
короткого
замыкания
Массогабаритные
характеристики
Паспортные
данные
Результаты
замеров
Результаты
замеров
Габариты
Масса
21.09.2015
20.04.2016
Ро
,
Вт Ркз
,
Вт Ро
,
Вт Ркз
,
Вт Ро
,
Вт Ркз
,
Вт
(
Д
×
Ш
×
В
),
мм
кг
Трансформатор
ЭС
(
электротехническая
сталь
)
1240
7600
1253
7612
1258
7609
1520×1090×1430
1860
Трансформатор
АС
(
аморфная
сталь
)
264
6554
268
6556
270
6555
1950×980×1390
2550
Разница
976
1046
985
1056
988
1054
Разница
, %
79
14
79
14
79
14
достижения
простого
срока
окупаемости
(
не
более
5
лет
).
Опытный
образец
установлен
взамен
транс
-
форматора
Т
-2
на
действующей
двухтрансформа
-
торной
подстанции
ЗТП
-10/0,4
№
048 (
Т
1-630
кВА
,
Т
2-630
кВА
)
в
поселке
Строитель
Тамбовского
района
(
рисунок
2).
Характеристики
объекта
установки
:
•
максимальная
фактическая
потребляемая
мощность
— 876
кВА
;
•
объем
отпущенной
электроэнергии
в
год
—
2 600
тысяч
кВт
·
ч
;
•
количество
потребителей
— 495
физических
лиц
, 7
юридических
лиц
;
•
загрузка
КТП
(
по
средней
мощности
) — 24%;
•
загрузка
КТП
(
по
максимальной
мощности
) —
68%;
97
Табл
. 2.
Результаты
опытно
-
промышленной
эксплуатации
за
6
месяцев
Тип
тра
нс
-
форматора
Объем
отпу
-
щенной
ЭЭ
за
6
мес
. (
W
)
Фактические
потери
ЭЭ
за
6
мес
. (
∆
W
)
Разница
потерь
ЭС
и
АС
Потери
ЭЭ
,
приведенные
к
отпуску
в
сеть
АС
722 371
Разница
потерь
ЭС
и
АС
Фактическая
загрузка
транс
-
форматоров
ВН
НН
макси
-
мальная
сред
-
няя
кВт
·
ч
кВт
·
ч
кВт
·
ч
%
%
кВт
·
ч
кВт
·
ч
%
%
Трансформатор
ЭС
(
электротех
-
ническая
сталь
)
582 551 568 163
14 388
2,47
1,32
17 842
9540
66
21
Трансформатор
АС
(
аморфная
сталь
)
722 371 714 069
8302
1,15
8302
70
26
•
расчетные
потери
в
трансформаторах
за
год
—
54
тысяч
кВт
·
ч
.
Однолинейная
электрическая
схема
ЗТП
-10/0,4
№
048 (2×630
кВА
)
в
поселке
Строитель
Тамбов
-
ского
района
представлена
на
рисунке
3.
По
результатам
опытной
эксплуатации
с
сентя
-
бря
2015
года
по
июнь
2016
года
контрольные
ис
-
пытания
замеры
потерь
холостого
хода
и
потерь
короткого
замыкания
показали
соответствие
дан
-
ных
характеристик
паспортным
данным
опытного
трансформатора
,
а
также
стабильность
данных
характеристик
в
течение
периода
опытной
эксплу
-
атации
.
Так
по
сравнению
с
обычным
силовым
транс
-
форматором
у
опытного
образца
потери
холостого
хода
ниже
на
79%,
потери
короткого
замыкания
—
на
14%.
Результаты
контрольных
испытаний
опытного
образца
и
сравнительная
характеристика
с
обыч
-
ным
силовым
трансформатором
аналогичной
мощности
представлены
в
таблице
1.
С
целью
контроля
и
анализа
фактических
по
-
терь
электроэнергии
на
вводах
10
и
0,4
кВ
транс
-
форматоров
установлен
учет
электроэнергии
:
трансформаторы
тока
ТОЛ
-10,
ТШН
-0,66,
транс
-
форматор
напряжения
НАМИ
-10
и
приборы
учета
электроэнергии
с
возможностью
хранения
про
-
филя
мощности
до
трех
месяцев
(
СЭТ
-4
ТМ
.02.12
и
НЗТ
–
АРТ
- 4-0-
П
).
В
результате
опытно
-
промышленной
эксплуа
-
тации
в
течение
6
месяцев
установлено
следую
-
щее
:
1)
при
условии
приведения
суммарных
потерь
к
годовому
значению
и
приведения
отпуска
в
сеть
к
единому
значению
разница
потерь
электроэнергии
в
опытном
трансформаторе
на
9540 × 2 = 19 080
кВт
·
ч
(
или
53%)
ниже
,
чем
в
обычном
трансформаторе
;
2)
годовая
разница
в
стоимости
потерь
при
сред
-
ней
цене
на
электроэнергию
,
в
целях
компен
-
сации
потерь
2,23
рублей
/
кВт
·
ч
составляет
—
19 080 × 2,23 = 42 548
рублей
;
3)
учитывая
,
что
средняя
стоимость
трансфор
-
матора
ТМГ
-630
составляет
порядка
360
тысяч
руб
лей
,
можно
сделать
вывод
,
что
рентабель
-
ная
стоимость
трансформатора
с
магнитопро
-
водом
из
аморфной
стали
при
условии
,
что
срок
окупаемости
разницы
стоимости
энергоэффек
-
тивного
и
обычного
трансформатора
не
должен
превышать
5
лет
,
должна
составлять
не
более
573
тысяч
рублей
.
Результаты
опытно
-
промышленной
эксплуата
-
ции
за
6
месяцев
представлены
в
таблице
2.
Помимо
вышеизложенного
следует
отметить
,
что
наиболее
эффективной
областью
применения
трансформаторов
с
магнитопроводом
из
аморф
-
ной
стали
являются
объекты
с
небольшим
коэф
-
фициентом
загрузки
.
Это
могут
быть
объекты
по
-
требителей
,
не
вышедших
на
проектную
мощность
(
например
,
строящиеся
микрорайоны
ИЖС
)
либо
объекты
с
резко
неравномерным
графиком
нагруз
-
ки
,
при
котором
пиковая
мощность
в
разы
превы
-
шает
базовую
и
потребляется
крайне
непродолжи
-
тельное
время
.
ВЫВОДЫ
По
результатам
опытной
эксплуатации
с
сен
-
тября
2015
года
по
июнь
2016
года
контрольные
испытания
,
замеры
холостого
хода
и
анализ
по
-
терь
показали
стабильность
и
соответствие
харак
-
теристик
трансформатора
заявленным
значениям
.
Трансформаторы
с
магнитопроводом
из
аморф
-
ной
стали
(
АС
)
по
массе
—
тяжелее
на
37%,
по
га
-
баритным
размерам
—
больше
на
12%
по
сравне
-
нию
с
трансформаторами
с
магнитопроводом
из
электротехнической
стали
(
ЭС
).
Основным
препятствием
для
массового
внед
-
рения
является
высокая
конечная
стоимость
трансформатора
.
Предельная
стоимость
опытно
-
го
образца
,
приемлемая
для
достижения
простого
срока
окупаемости
(
не
более
5
лет
),
должна
со
-
ставлять
не
более
573
тысяч
рублей
,
что
на
59%
выше
стоимости
обычного
трансформатора
с
маг
-
нитопроводом
из
электротехнической
стали
.
При
выборе
трансформатора
с
сердечником
из
аморфной
стали
необходимо
учитывать
ха
-
рактер
нагрузки
(
преобладание
потерь
холостого
хода
).
№
5 (38) 2016
Оригинал статьи: Применение силовых трансформаторов со сниженным энергопотреблением в ПАО «МРСК Центра»
Реализация проекта опытно-промышленной эксплуатации силового трансформатора 10/0,4 кВ с магнитопроводом из аморфной стали.
