Применение силовых трансформаторов со сниженным энергопотреблением в ПАО «МРСК Центра»

Page 1
background image

Page 2
background image

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


Page 3
background image

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

 

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


Page 4
background image

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%; 


Page 5
background image

97

Табл

. 2. 

Результаты

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

 

за

 6 

месяцев

Тип

 

тра

 

нс

-

форматора

Объем

 

отпу

-

щенной

 

ЭЭ

 

за

 

мес

. (

W

)

Фактические

 

потери

 

ЭЭ

 

за

 

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


Читать онлайн

Реализация проекта опытно-промышленной эксплуатации силового трансформатора 10/0,4 кВ с магнитопроводом из аморфной стали.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»