научная статья по теме О ВЫБОРЕ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА Энергетика

Текст научной статьи на тему «О ВЫБОРЕ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА»

О ВЫБОРЕ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Кандидат технических наук Л.М. ИНАХОДОВА, А.А. КАЗАНЦЕВ (ФГБОУ ВПО "СамГТУ")

Использование в отечественных электрических сетях и системах электроснабжения (ЭССЭ) устаревших конструкций трансформаторной техники не отвечает уровню теоретических научно-технических решений и практических технологических принципов современной электротехники, что, несомненно, тормозит технический прогресс в электроэнергетике. Это непосредственным образом отражается на реализации широко декларируемых положений об энергосбережении и энергоэффективности, как в потреблении, так и в процессах передачи и распределения электро-энергии1.

Несмотря на то, что проблема снижения суммарных потерь электрической мощности и энергии (ПЭМЭ) в электроэнергетике всегда была в центре внимания эксплуатации, научных исследований, проектирования и конструирования новых электроустановок и процессов, можно констатировать её непреходящую актуальность и необходимость поиска новых решений.

Одна из задач в сфере остро назревшей модернизации распределительных электрических сетей заключается в повышении их технико-экономической эффек-

тивности2. В первую очередь - посредством снижения технологических потерь на передачу электрической энергии, значительная часть которых имеет место в силовых трансформаторах напряжением 10(6)/0.4 кВ. Поэтому возникла необходимость обратить внимание проектных и эксплуатирующих организаций на вопросы рационального выбора новых силовых трансформаторов для замены физически и морально устаревших.

Компьютерные эксперименты, проведённые в ряде исследований в России в 2007-2012 гг. для характерных типичных режимов и конфигураций ЭССЭ 10 кВ и ниже, показали, что обобщённые результаты по потерям мощности оцениваются от 11 до 27.5% по различным регионам3. Аналогичные

2 Инаходова Л.М., Казанцев А.А. Сравнительный анализ технико-экономических показателей трансформаторов с различным исполнением сердечника // Актуальные научные вопросы современности. Материалы международной научно-практической конференции. Липецк. 2013.

3 Кузнецов Д.В., Гольдштейн В.Г. Совершенствование концепции и методов организации энергоснабжения мегаполисов //Промышленная энергетика. 2014. № 2.

1Гольдштейн В.Г., Инаходова Л.М., Казанцев А.А., Молочников Е.Н. Анализ эксплуатационных свойств трансформаторов с сердечниками из аморфных материалов и защита их с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений // Вестник СамГТУ. Серия 'Технические науки". Самара. 2013. № 4.

Таблица 1

Паспортные данные сравниваемых трансформаторов

О ^ном' кВА ДРХХ, Вт ДОхх, ВАр ДРкз, Вт 'хх, % Д^кз, %

ТМ-

400/10 400 АТМГ-

400/10 400

830 5600 4400 1.6 4.5 161 312 4457 0.078 3.6

46

© Л. М. Инаходова, А. А. Казанцев

Таблица 2

Сравнение стоимости эксплуатации традиционного и "аморфного" трансформатора

ТМ-400/10

АТМГ-400/10

Сп 2049941 1081854

С 196000 254800

А, 1853941 827054

P ' хх 0.83 0.161

P ' кз 4.4 4.457

SM 280 280

Sh 400 400

x 1500 1500

с 1.45 1.45

Ас 0.07 0.07

t 30 30

Кз 0.7 0.7

показатели наблюдаются и в странах Евросоюза, где по отдельным группам электроустановок, в частности, в трансформаторах распределительных сетей они достигают уровня 17% от общего валового потребления, а иногда существенно превышают названные выше значения.

Таким образом, зарубежный и отечественный опыт говорит о необходимости дальнейшей интенсификации исследований и реализации применения эффективных с точки зрения снижения потерь режимных и организационных мероприятий. Обладая в этом направлении большими резервами, они при технически грамотном и квалифицированном использовании дают значительные положительные результаты в экономии потерь. Практически ни одно энергообъединение ни в нашей стране, ни за рубежом не может гарантировать, что его технико-экономический потенциал в этом направлении реализован полностью.

Руб. 850 ООО 800 ООО 750 ООО 700 000 650 000 600 000 550 000 500 000 450 000 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0

□ чистая выгода

□ разница в цене

Однако кардинальное снижение ПЭМЭ может быть получено только на основе широкого применения инновационного электрооборудования, обладающего высокоэффективными характеристиками в основных технологических процессах производства, передачи и преобразования параметров электрической энергии4. Из большого числа типов, групп и конструкций таких электроустановок можно выделить управляемые источники реактивной мощности, линии электропередачи, силовые трансформаторы и другие электроустановки, использующие эффект высокотемпературной сверхпроводимости, трансформаторы ЭССЭ с сердечниками из инновационных аморфных сплавов (АМТ) и др.

С технико-экономической точки зрения применение АМТ в настоящее время является одним из наиболее перспективных путей снижения ПЭМЭ. Об этом убедительно говорит опыт их эксплуатации в США, Индии, Японии, Норвегии, Словакии и других странах.

Какому же трансформатору отдать предпочтение при проведении тендера? То есть, как оценить финансовые потери эксплуатирующей организации за время использования трансформатора? Выбрать тот, который имеет меньшую закупочную цену, но большие потери энергии, или трансформатор лучшего качества с меньшими потерями, но стоящий дороже? Или же оставить в эксплуатации старый? 797832.4 Эти вопросы волнуют

58800

4 Александров Н.В. Исследование влияния сверхпроводниковых трансформаторов на режимы электроэнергетических систем. Автореферат дис. канд. техн. наук. НГТУ. Новосибирск. 2014.

Рис. 1.

Экономия

при использовании

"аморфного"

трансформатора.

Год 7.8

7.6 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6 6.4

и > >

< —х >—

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

^загр.

Рис. 2.

Зависимость окупаемости от Кзагр.

сетевые организации не первый десяток лет.

Сравнение стоимости эксплуатации. Актуальный ответ можно получить, определив величину полной цены каждого из приобретаемых трансформаторов, которая состоит из их закупочной цены и цены потерь энергии за период дальнейшей эксплуатации трансформатора:

сп=С+А„

а, =

Р„ ■ 8760+ Д, | • х

X

X

с + с(1 + Дс ) 2

1-1

где Сп- полная цена трансформатора;

С - закупочная цена трансформатора; А1 - цена потерь энергии в трансформаторе за лет его эксплуатации;

Рхх - потери мощности холостого хода (XX), кВт;

8760 - количество часов в году;

Ркз - потери мощности короткого замыкания (КЗ), кВт;

- максимальная на-трансформатора,

-

грузка кВА;

-

ность кВА;

номинальная мощ-трансформатора,

Руб. 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000

х - время потерь, часов;

с - цена одного кВт • ч в первый год эксплуатации;

Дс - ежегодный относительный прирост цены одного кВт • ч;

1 - срок эксплуатации (обычно 25 лет).

Приняв ряд допущений, корректных для дальнейших сравнений полной цены трансформаторов, а именно £м = 0.75н; х = 1500 часов; Дс = 0.05, имеем:

А 25 = 53с ■ (8760РХХ + 750РКЗ)

или:

ДА25 = 53с ■ (8760 ■ (Рхх1 - Рхх2) + + 750(Ркз1 - РКЗ2)],

где:

ДА25 - разница цены потерь энергии в сравниваемых трансформаторах за 25 лет эксплуатации;

(Рхх1 - Рхх2) - разница потерь XX;

(РКЗ1 - РКЗ2) - разница потерь КЗ.

Вычислив ДА25 для предлагаемых к закупке трансформаторов и сравнив её с разностью С2-С1, покупатель сможет объективно оценить выгоду приобретения трансформатора лучшего качества, но дорогого, и убытки, которые его ожидают в процессе

Рис. 3.

Годовая выгода от использования АМТ.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Загрузка, %

2

Руб.

1 200 ООО 1 150 000 1100 ООО 1 050 ООО 1 ООО ООО 950 ООО 900 ООО 850 ООО 800 ООО 750 ООО 700 ООО 650 ООО 600 ООО 550 ООО 500 ООО

О 10 20 30 40 50 60 70

80 90 100 Загрузка,%

Рис. 4.

Выгода от использования АМТ в течение жизненного цикла.

эксплуатации дешевого трансформатора5. К примеру, разница в закупочной цене трансформаторов 10/0.4 кВ ТМ-400/10 производства ГК "Электрощит" (г. Самара) и АТМГ-400/10 производства ГК "Трансформер" (г. Подольск) в России составляет порядка 60 000 руб., а разница цены потерь Da25 - не менее 700 000 руб., то есть отношение DA25 к C2-Cj находится в пределах 11-12.

5 Назаров В.В. Распределительные трансформаторы 10(0.6)/0.4 кВ. Ключевые вопросы выбора // Новости электротехники. 2013. № 6.

Для точных расчётов был выбран трансформатор традиционный ТМ-400/10 и трансформатор с магнитопроводом из аморфного сплава АТМГ-400/10 такой же мощности. Паспортные данные трансформаторов приведены в табл. 1,результаты расчётов по изложенному выше методу - в табл. 2. В данном случае разница цены потерь энергии в трансформаторах за 30 лет эксплуатации составила: Лг1-Лг2 = 1 026 887 руб., что в 4 раза больше стоимости трансформатора с аморфным магнитопроводом.

Технические расчёты нагрузочных потерь показали, что их величина зависит от уровня загрузки трансформатора относительно номинальной. Для определения экономического эффекта при работе трансформаторов с разными коэффициентами загрузки были выполнены расчёты эффективности и окупаемости эксплуатации традиционных и инновационных конструкций по годам с учётом инфляции, принятой равной 7%. Результаты расчётов представлены на рис. 1-5.

Рис. 5.

Чистый дисконтированный доход.

Стоимость, руб.

800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 о

п

-

п

п п

Г-| Г-|

г п п П

9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

Жизненный цикл, лет

Как видно из рис. 2-4, отличия в экономической эффективности при разных коэффициентах загрузки трансформатора невелики.

Также был выполнен расчёт чистого дисконтированного дохода NPV для трансформатора АТМГ-400/10, ставка дисконтирования была принята равной 7%, в качестве дохода рассматривалась годовая экономия от использовани

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»