Энергоэффективность трансформатора это

Во всем мире актуальна проблема сбережения энергии. Производители электрооборудования разрабатывают энергосберегающие трансформаторы для сетевого комплекса и производственных предприятий. Выбор такого оборудования не только рациональный, но и дальновидный, поэтому спрос на него растет.

Однако внедрение новых технологий требует дополнительных затрат и поиска способов снижения себестоимости производства. В такой ситуации потребители выбирают преобразователи, ориентируясь на производителя и расчеты КПД.

Чем обусловлена необходимость в производстве нового вида трансформаторов

Любой силовой трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток и емкости для масла (если он масляный). Конструкция остается неизменной многие десятилетия, меняются технологии производства отдельных элементов. Горячекатаная электротехническая сталь была заменена холоднокатаной, бак с толстыми стенками – гофрированным тонкостенным. В течение 40-а лет масляные преобразователи постепенно менялись на сухие, обладающие более низкими потерями и повышенным КПД.

Производителей на изменение технологий стимулируют нормативные акты федеративного уровня: Закон № 261-ФЗ, изменивший прежние акты, касающиеся энергосбережения, и Распоряжение Правительства № 1830-р (план повышения энергоэффективности в РФ). В Распоряжении имеется указание по ограничению использования преобразователей, в состав которых включена электротехническая горяче- или холоднокатаная сталь.

Энергосберегающие трансформаторы – что это с точки зрения производителя? Эта установка стержней, изготовленные из аморфных сплавов, и использование для намотки кабелей или высокотемпературных сверхпроводниковых материалов. Они позволяют сделать исключительно энергоэффективное оборудование за счет низких технических потерь в преобразователях распределительного типа.

Эксплуатационные характеристики аморфного сплава

Аморфный сплав дает возможность производить энергосберегающие трансформаторы с более высоким КПД. Этот материал не имеет кристаллической структуры атомов. Их расположение похоже на расположение в стекле, поэтому аморфные сплавы называют стеклянными металлами.

Они отличаются низкими потерями на вихревых токах и гистерезисе (отставании индукции магнитного поля от напряженности).

Особенности производства аморфного сплава

Аморфные сплавы производятся на основе кобальта, никеля и железа при взаимодействии с углеродом, кремнием и бором. Последние вводятся в состав с целью снизить температуру плавления и обеспечить стеклование в процессе охлаждения. Одновременно повышаются показатели твердости, прочности и устойчивости к образованию ржавчины.

На производстве тщательно подбирается состав и используется сверхбыстрое охлаждение. Расплав льется на диск, быстро охлаждается и превращается в ленту с аморфной структурой. Толщина варьирует в пределах 15-60 мкм. Далее из нее при помощи навивки формируются U-образные и кольцевые сердечники с сечением от нескольких миллиметров до 50 см. При дальнейшей термомагнитной обработке ленту можно превратить в частично кристаллизованную или нанокристаллическую.

Преимущества использования аморфных сплавов:

• сокращение потерь холостого хода 4-5 раз;
• снижение затрат на производстве за счет сравнительно небольшой температуры плавления;
• повышение производительности за счет короткого производственного цикла;
• низкая стоимость шихтовых составляющих.

Кроме того, толщину ленты возможно увеличить легированием, пластичность – снижением содержания аморфизиторов.

Имеющиеся преимущества могут стимулировать производителей на изготовление энергоэффективных трансформаторов. На данный момент их себестоимость на 20-40% выше, чем при производстве традиционного оборудования.

Для покупателей цена тоже выше, причем полностью зависит от используемого в магнитопроводе материала.

Другие способы повышения КПД трансформаторов

В России примерно 60% силовых трансформаторов требуют замены, так как они давно просрочены. Установка аналогичного по конструкции оборудования не целесообразно по причине больших потерь в процессе эксплуатации. Если преобразователи с магнитопроводом из аморфных сплавов пока не доступны, при расчете энергоэффективности силового трансформатора необходимо учесть другие показатели, позволяющие повысить КПД.

Потери холостого хода можно снизить, если выбрать оптимальный режим загрузки. Для уменьшения мощности короткого замыкания (потерь в обмотках) на производствах внедряются новые материалы, в том числе высокотемпературные сверхпроводниковые.

• снизить нагрузочные потери;
• уменьшить габариты (до 40%) и вес преобразователей, облегчая транспортировку и монтаж;
• заменить изношенной оборудование без изменения конструкции подстанций;
• ограничить токи короткого замыкания аварийных ситуациях;
• снизить реактивное сопротивление и стабилизировать напряжение без регулирования;
• снизить старение изоляции при перегрузках;
• увеличить срок эксплуатации силовых преобразователей.

Использование высокотемпературных сверхпроводниковых материалов в намотках дает возможность повысить уровень энергосбережения, то есть, повысить энергоэффективность силовых трансформаторов.

Класс энергоэффективности трансформаторов силовых путем снижения потерь короткого замыкания позволяют так же выполнение обмоток из кабеля, изготовленного из алюминиевой жилы или многопроволочной меди. Толщину изоляции можно выбирать, базируясь на требования к электрической прочности. На изоляцию накладывается заземленный экран, более рационально распределяющий электрическое поле. При отсутствии масла (в сухом исполнении) класс безопасности позволяет использовать такое оборудование в охраняемых регионах, под землей, в районах с высокой плотностью населения.

Если преобразователи из новых материалов недоступны, следует использовать иной подход. При отсутствии на предприятии специалиста, способного провести точные расчеты, необходимо привлечь его со стороны. Это поможет выбрать лучший вариант из доступных и купить нужное количество оборудования.

Экономия на количестве преобразователей может повлечь за собой дополнительные затраты, если в процессе эксплуатации будут превышены нормы перегрузок.

Критерии выбора трансформатора по КПД

Энергоэффективная эксплуатация трансформатора – это покупка оборудования с максимальным КПД и соблюдение условий эксплуатации, прежде всего графика перезагрузок. При выборе преобразователей необходимо провести расчет полных потерь. Они зависят от потерь короткого замыкания и холостого хода. Существуют достаточно точные формулы, позволяющие выбрать оборудование с максимально равными потерями в обмотке и железе.

13% трансформаторов в России производят 6 предприятий:

• группа «СВЭЛ»;
• ЗАО «Энергомаш – Уралэлектротяжмаш»;
• ООО «Тольяттинский трансформатор»;
• ОАО «ПК ХК Электрозавод»;
• ЗАО «Трансформер»;
• ЗАО «ГК «ЭЛЕКТРОЩИТ».

Вероятность приобрести действительно энергосберегающий силовой преобразователь возрастает при обращении к этим производителям.

Не стоит покупать оборудование после ремонта. Так же желательно обратить внимание на материал, использованный в обмотках. Алюминий и его комбинация с медью не снизит показатель КПД только в том случае, если производитель ответственно относится к технологии производства.

Из данных статистики можно сделать вывод, что стоимость обслуживания одного силового трансформатора ровна 8% от его первоначальной цены. Оптимальный вариант снижения затрат – изготовление магнитопроводов из аморфных сплавов и намотка катушек из кабеля или высокотемпературных сверхпроводниковых материалов. Но решить проблему могут только производители путем внедрения новых технологий и материалов.

Нам данный момент преобразователи по новым технологиям производятся в основном в США и Японии. Их стоимость окупается за 3 года за счет снижения затрат на передачу электроэнергии, уменьшения сжигаемого топлива и более длительного срока эксплуатации.

Кому нужны энергоэффективные трансформаторы

Вопросы энергосбережения сегодня становятся не просто модной темой. Большие энергопотери в сетях, рост тарифов на электроэнергию и возможность запрета оборота неэнергоэффективных устройств заставляют заказчиков силовых трансформаторов задумываться о приобретении оборудования с пониженными потерями.

В ассортименте группы «Трансформер» предусмотрена целая линейка энергоэффективных трансформаторов. За счет чего в них достигается эффективность и насколько сокращаются потери?

Трансформатору, как и любому устройству, для работы требуется энергия. Часть ее расходуется на нагрев проводов в обмотках – это потери короткого замыкания (Pкз), часть уходит на процессы перемагничивания в сердечнике – это потери холостого хода (Pxx). В связи с изменением нагрузки в течение суток и в разные периоды года весомость единицы потерь холостого хода в два-четыре раза превышает потери короткого замыкания. Поэтому энергосберегающие трансформаторы характеризуются прежде всего сниженными потерями холостого хода.

В целях оценки энергоэффективности сравним различные трансформаторы «Трансформер» мощностью 1000 кВА: у масляного герметичного трансформатора (ТМГ) в стандартном исполнении Рхх=1600 Вт, у его аналога с пониженными потерями (серия ТМГ12) Рхх=1100 Вт. Так же отличаются потери для сухих трансформаторов с литой изоляцией «Трансформер»: у ТСЛ в стандартном исполнении Pхх=2000 Вт, у ТСЛ малошумного с пониженными потерями Pхх=1500 Вт. Это значит, что по сравнению со стандартным трансформатором экономичный за каждый час работы потребляет на 500 Вт меньше. За год работы только за счет сниженных Рхх он сбережет 4380 кВт. При тарифе 3 рубля за киловатт экономия в денежном выражении составит 13 140 рублей.

Технологически снижение потерь холостого хода достигается путем сборки магнитопровода по технологии step-lap и использования электротехнической стали более высоких марок. Еще больший эффект дает применение аморфной стали. Потери холостого хода в трансформаторе АТМГ (масляный герметичный трансформатор с аморфным сердечником, производство «Трансформер») мощностью 1000 кВА составляют всего 450 Вт. Эксплуатация такого трансформатора экономит 10 074 кВт ежегодно. Нетрудно представить, сколько будет сохранено электроэнергии, если сотни тысяч работающих в стране силовых трансформаторов заменить на энергоэффективные.

Силовые трансформаторы с пониженными потерями разрабатывались в первую очередь для электросетевых компаний страны – в энергосистемах 25‑30 процентов технических потерь приходится именно на распределительные трансформаторы. Еще в 2008 году компания «Трансформер» вывела целую линейку экономичных трансформаторов ТМГ. А в этом году были изготовлены первые образцы инновационных «аморфных» трансформаторов АТМГ для опытной эксплуатации в сетях Холдинга МРСК.

Стоит отметить, что сократить потери можно не только путем использования энергосберегающих установок. Одна из возможных технологий – изменение топологии сети и уменьшение протяженности линий на стороне 0,4 кВ. Для реализации такого подхода вместо одной крупной трансформаторно-распределительной подстанции устанавливается несколько трансформаторов столбового типа. Они размещаются рядом с небольшими группами конечных потребителей и обеспечивают их присоединение к сети 6‑10 кВ с понижением напряжения до 0,4 кВ. Данное решение можно применять для подключения отдельных абонентов – фермерских хозяйств, дачных сообществ, коттеджных поселков и др. Если же при этом установить трансформаторы с пониженными потерями, то потребление энергии будет еще более эффективным.

В силу более высоких производственных затрат стоимость трансформатора с улучшенными характеристиками и «аморфного» силового трансформатора, конечно, будет несколько выше цены на аналог в стандартном исполнении. Но за счет меньших расходов на электроэнергию это повышение окупится уже через три-пять лет эксплуатации в зависимости от мощности трансформатора и региональных тарифов на электричество, и в целом экономический эффект будет положительным. В масштабе же страны применение энергосберегающих трансформаторов позволит ежегодно экономить десятки миллиардов рублей.

Производственная группа «Трансформер»

Смотрите и читайте нас в

Способы повышения энергоэффективности трансформаторов

Масляный трансформатор ТМГ 630 кВа является одним из самых востребованных и популярных на территории России и Европы. Однако, при его эксплуатации, как и при использовании любой другой трансформирующей установки возникает проблема повышения энергоэффективности. Любые системы подобного рода имеют определенный процент потерь, снижающих их эффективность. И современные технологии не стоят на месте, предлагая все новые и новые решения для повышения производительности трансформаторов любых конструкций.

При всех своих достоинствах трансформатор ТМГ 630 кВа является устройством, производимым по традиционным технологиям. В частности, в нем применяется холоднокатаная сталь, отличная высокими индукционными показателями и сниженными удельными значениями потерь. Однако, этот материал уступает по эксплуатационным показателям современной разработке – аморфным сплавам, позволяющим добиться небывалого повышения энергоэффективности.

На производительность оказывают влияние и другие факторы, например, система охлаждения и применяемая изоляция. Причем, оба этих элемента находятся в тесной связи друг с другом, поскольку от первого зависит нормализация температурного режима работы, а второй – подвергается непосредственному влиянию первого, со временем теряя свои свойства. Трансформатор ТМГ 630 кВа охлаждается при помощи масляной среды, а изоляции выполняются из различных стойких к воздействию масла материалов. Конкретный тип материала зависит от мощности устройства. Данный тандем является одним из самых производительных на рынке современных трансформаторов, но даже в этом случае изоляция теряет со временем свои свойства. А это приводит к увеличению потерь и снижению производительности оборудования.

Общие меры по увеличению эффективности

Одна из самых мощных мер по увеличению эффективности применена в трансформаторе ТМГ 630 кВа – это гофрированный бак, пришедший на смену бакам с маслорасширителями. Колебания объема жидкости компенсируются увеличением объема самого бака, за счет чего масло длительное время сохраняет свои свойства, не загрязняется и не требует частых замен. В обмотках таких моделей широко применяется алюминий, являющийся более легким и долговечным, а при шихтовке магнитных проводников применяется косой стык, снижающий вероятность КЗ и потери на ХХ. Также производительность трансформаторов увеличивается при использовании дополнительного контрольного оборудования, позволяющего регулировать работу системы, в зависимости от ее состояния.

Все это и позволяет повысить энергоэффективность. Конкретные меры для достижения этого, в том числе и на трансформаторах ТМГ 630 кВа, следующие:

• поддержание наилучшего нагрузочного коэффициента;
• подъем мощностного коэффициента;
• снижение потеря на ХХ;
• снижение потерь короткого замыкания.

Добиться увеличения производительности можно и при помощи компенсации колебаний напряжения в устройстве. Для этого трансформатор ТМГ 630 кВа оснащен специальными регуляторами, позволяющими изменять показатель напряжения. Но для этого требуется полное обесточивание системы. В то время, как уже давно существуют так называемые РПН – регуляторы напряжения под нагрузкой. Они выполняют роль коммутаторов, позволяя изменять напряжения без отключения питания. Использование подобных компонентов также помогает увеличить эффективность трансформирующего оборудования, наряду с установкой твердотельных элементов переключения.

Самые современные технологии для повышения энергоэффективности

А самые современные технологии для повышения эффективности, которые обязательно в скором времени будут применяться в установках, подобным трансформатору ТМГ 630 кВа, следующие:

• применение нанокристаллических аморфных сплавов при создании магнитопроводов;
• изменение режима загрузки трансформаторов путем применения инновационных вводов;
• снижение потер в обмотках при использовании сверхпроводниковых материалов для их создания;
• изготовление обмоток из многопроволочной токопроводящей жилы.

Отдельно хочется отметить модели с магнитопроводами из аморфных сплавов, которые имеют в 5 раз меньше потерь на холостом ходу, чем тот же трансформатор ТМГ 630 кВа. Если же брать сам сердечник, без привязки к типу охлаждения трансформирующего устройства, то потери на сердечниках из аморфного сплава достигают показателя в -80%, по сравнению с элементами из самой современной холоднокатаной стали.

Таким образом, существует сразу несколько направлений, которые уже сейчас применяются в самых инновационных трансформирующих установках. Однако, почти все существующие решения отличаются очень высокой стоимостью, что делает применение подобных устройств экономически не оправданным. Но технологии не стоят на месте, ведь, как пример эффективного и быстроокупаемого оборудования можно привести линейку масляных трансформаторов ТМГ, которые по сочетанию цены, производительности и качества являются одними из самых лучших на рынках России, стран СНГ и Европы.

Энергоэффективные трансформаторы. Особенности конструкции

Статья посвящена конструктивным особенностям энергоэффективных масляных распределительных трансформаторов I-го габарита (6,3 кВА — 6300 кВА). Рассмотрены возможности и практическая реализация конструктивных изменений, которые приводят к уменьшению потерь холостого хода, короткого замыкания и, в конечном счете, повышают коэффициент энергоэффективности масляного трансформатора.

Введение

• загрузкой трансформатора;
• мощностью его потерь холостого хода (далее — потери хх);
• мощностью его потерь короткого замыкания (далее — потери кз).

Таблица 1. Планируемые характеристики силовых трансформаторов 6-10 кВ номинальной мощностью 63-2500 КВА до 1 июля 2021 года

Номинальная мощность (кВА)

Потери холостого хода (Вт)

Потери короткого замыкания (Вт)

Потери холостого хода (Вт)

Потери короткого замыкания (Вт)

Таблица 2. Планируемые характеристики силовых трансформаторов 6-10 кВ номинальной мощностью 63-2500 КВА с 1 июля 2021 года

Номинальная мощность (кВА)

Потери холостого хода (Вт)

Потери короткого замыкания (Вт)

Потери холостого хода (Вт)

Потери короткого замыкания (Вт)

Указанные требования соответствуют стандарту СТО 34.01 — 3.2 — 011 — 2017.

Конструктивные мероприятия, с помощью которых могут быть достигнуты указанные в таблицах значения потерь хх и кз, вытекают из теории проектирования трансформаторов. Рассмотрим отдельно конструктивные способы уменьшения потерь холостого хода и короткого замыкания.

Конструктивные способы уменьшения потерь ХХ

Приведены следующие зависимости для расчета потерь хх:

• p— удельные потери в стали магнитопровода;
• B— магнитная индукция в стержне и в ярме (в соответствии с индексом);
• u— напряжение витка обмотки;
• П _с—площадь поперечного сечения стержня (ярма);
• Pх— потери хх;
• G— масса стержня и ярма (в соответствии с индексом);
• k_Д— коэффициент потерь.

Из формул (1) — (4) вытекают следующие конструктивные возможности снижения потерь хх:

• улучшение характеристик потерь материала магнитопровода;
• снижение индукции в стержне (увеличение числа витков обмотки и/или увеличение площади поперечного сечения стержня);
• уменьшение массы стержня и ярма.

Перспективы улучшения характеристик анизотропной электротехнической стали приведены в таблице 3.

Таблица 3. Планируемые требования к техническим характеристикам электротехнической стали, используемой для производства энергоэффективных трансформаторов

0,30 мм, 0,27 мм и 0,23 мм

0,30 мм, 0,27 мм и 0,23 мм

Уровень удельных магнитных потерь

Р _1,7/50 = 1,00 — 1,05 Вт/кг

Р _1,7/50 = 0,95 — 1,05 Вт/кг

Рис. 1 Зоны увеличения потерь в плоском магнитопроводе

Рис. 2 Направления линий магнитной индукции в стыковой магнитной системе и шихтованной магнитной системе

Возможна конструкция магнитопровода, в которой стыки вообще отсутствуют. Это так называемый витой магнитопровод (или пространственный). Фотография такого магнитопровода приведена на рисунке 3.

Рис. 3 Пространственный магнитопровод

На рисунке 4 приведена фотографии трансформатора с витым магнитопроводом.

Рис. 4 Трансформатор с витым магнитопроводом

Многократное уменьшение потерь холостого хода достигается применением аморфной стали. Фотографии трансформаторов разных заводов с магнитопроводами из аморфной стали приведены на рисунках 5, 6, 7.

Рис. 5 Трансформатор на аморфной стали ООО «Трансформер»

Рис. 6 Трансформатор на аморфной стали ХК «Электрозавод» Рис. 7 Трансформатор на аморфной стали ООО «Золотой Треугольник»

Практически все электромагнитные, механические и потребительские свойства аморфной стали превосходят аналогичные для традиционной анизотропной электротехнической, применяемой в современных трансформаторах, за исключением индукции (1,3-1,5 Тесла) и коэффициента заполнения. Удельные магнитные потери на перемагничивание магнитопровода из аморфной стали составляют 0,2 — 0,25 Вт/кг по сравнению с 1,15 Вт/кг для анизотропной электротехнической стали.

Некоторые свойства аморфных сплавов:

• более высокая прочность, чем у лучших сортов легированных сталей (до 2-х раз);
• высокая износостойкость;
• низкая пластичность (в среднем ниже на 30%);
• исключительно высокая коррозионная стойкость;
• более низкая электропроводность, вследствие чего частично или полностью отпадает необходимость в изоляции пластин в пакетах сердечников, что означает уменьшение габаритов,;
• ниже потери на токи Фуко;
• более низкая (на 2 порядка) магнитная анизотропия, что приводит к резкому снижению потерь при перемагничивании;
• более высокое значение начальной магнитной проницаемости в широком диапазоне частот.

На сегодняшний день технология производства пока не позволяет получать металлический прокат аморфной стали больших размеров, поэтому применение её в трансформаторах большой мощности пока затруднительно. В основном аморфные сплавы применяются при конструировании и производстве измерительных и распределительных трансформаторов напряжением до 10 кВ и мощностью до 1000 кВА. В связи с малой толщиной аморфный материал наиболее пригоден для витой конструкции магнитопровода.

Из-за меньшей индукции насыщения аморфной стали по сравнению с электротехнической сталью, а также меньшего коэффициента заполнения сечения магнитопровода (0,8-0,85) по сравнению с этим коэффициентом у трансформаторов с ЭТС, сечения аморфного магнитопровода больше, что приводит к более высоким весогабаритным показателям по сравнению с трансформаторами с анизотропной сталью. Однако стоимость распределительных трансформаторов с магнитопроводами из аморфной стали по некоторым в два раза превышает стоимость обычных трансформаторов.

При проектировании и производстве трансформаторов замена анизотропной стали аморфным сплавом даёт значительную экономию потерь от вихревых токов в магнитопроводе: магнитные потери у трансформатора с магнитопроводом из аморфного сплава примерно в 4-5 раз меньше, чем у трансформатора из анизотропной электротехнической стали.

Введение

При рассмотрении стратегии повышения энергетической эффективности любого процесса следует помнить, что энергетическая эффективность, как одна из ключевых категорий любой экономической системы, обладает мультипликативным эффектом, а именно: чем выше энергоэффективность в начальных секторах технологической цепочки, тем эффективнее вся цепь в совокупности. Наибольшее значение имеют характеристики энергоэффективности в топливно-энергетическом комплексе, в частности, в электросетевом комплексе. Ведь в конечном счете, потерянная электроэнергия — это потерянная продукция, неоказанные услуги и т. д. Поэтому одно из звеньев электросетевого комплекса, — трансформаторная подстанция вместе с установленными силовыми трансформаторами, — должно стать предметом пристального анализа при выработке и внедрении стратегии повышения энергоэффективности при транспортировке и распределении электрической энергии.

Целью настоящей статьи является обоснование базового принципа повышения энергоэффективности трансформаторных подстанций за счет внедрения в эксплуатацию в электросетевом комплексе России энергосберегающих (энергоэффективных) силовых трансформаторов, а также определение нормативной базы, всех основных этапов, мероприятий и инструментов.

Обоснование базового принципа повышения энергоэффективности трансформаторных подстанций.

Рассмотрение любого аспекта энергоэффективности необходимо начать с определения терминов. Федеральный закон от 23 ноября 2009 года N 261-ФЗ определяет энергоэффективность следующим образом: «энергетическая эффективность — характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю». Приведенное выше определение — это, по сути, определение коэффициента полезного действия (кпд). Но применительно к трансформаторам значение кпд напрямую не используется. В практике проектирования трансформаторов эквивалентом кпд принята совокупность потерь холостого хода (хх) и короткого замыкания (кз). В Постановлении Правительства РФ от 17.06.2015 N 600 «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности» в разделе «II.27. Трансформаторы электрические силовые» нормированы именно указанные выше показатели. Таким образом энергоэффективность трансформаторной подстанции будем определять потерями хх и кз.

В этом и заключается базовый принцип повышения энергоэффективности трансформаторных подстанций, осуществляющих трансформацию электроэнергии: для обеспечения максимальной энергоэффективности трансформаторной подстанции при заданном коэффициенте нагрузки должно быть обеспечено совершенно определенное соотношение потерь ХХ и КЗ в устанавливаемом трансформаторе.

При решении задач повышения энергоэффективности трансформаторных подстанций можно выделить прямую и обратную задачи.

Рис. 1. Удельные затраты на трансформацию электроэнергии

Это пример решения прямой задачи повышения энергоэффективности трансформаторной подстанции: определение рациональной загрузки трансформатора при заданных характеристиках потерь хх и кз.

Рис. 2. Зависимость коэффициента энергоэффективности трансформатора мощностью 100 кВА от загрузки

Новое поколение энергосберегающих трансформаторов от компании «Электрощит Самара»

Снижение потерь холостого хода и короткого замыкания в трансформаторах является одним из перспективных направлений в области энергосбережения.

Выбор компаниями энергосберегающего оборудования выглядит дальновидным решением. Например, энергосберегающие трансформаторы имеют немного большую стоимость относительно стандартных, но окупаемость затрат идет в течение 2‑4 лет, а в дальнейшем применение приносит уже экономическую выгоду.

В 2015 г. вышло постановление правительства РФ № 600 «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности». В данном постановлении указан перечень трансформаторного оборудования и уровень потерь холостого хода и короткого замыкания. Стоит сказать, что в настоящее время ряд крупных компаний, эксплуатирующих электротехническое оборудование, выпустил технические требования с указанием требований к потерям холостого хода и короткого замыкания в соответствии с постановлением № 600.
Компания «Электрощит Самара» разработала и освоила производство энергосберегающих трансформаторов, соответствующих приказу правительства РФ № 600. Рассмотрим сравнительные характеристики новой линейки со стандартными линейками. В таблице приведены уровни потерь – не более, Вт, для:

• стандартной 11 серии,
• 12 серии,
• 12+ серии, выполненной в соответствии с требованиями постановления правительства № 600.

Из таблицы следует, что трансформаторы новой серии 12+ превосходят стандартную 12‑ю серию по потерям холостого хода до 20 % и по потерям короткого замыкания до 24 %.

Конструкция новой серии трансформаторов 12+ выполнена с сохранением всех преимуществ стандартных трансформаторов – герметичное исполнение, шихтовка магнитного сердечника по схеме «step – lap», пластины сердечника из электротехнической стали с малыми удельными потерями, обмотка НН из фольги, для обеспечения стойкости при работе в режиме короткого замыкания и т. д.
Кроме того, для обеспечения низких потерь холостого хода при изготовлении пластин магнитного сердечника применяются автоматические линии раскроя, оборудованные раскладчиками. На таких линиях сразу происходит набор ярм и столбов сердечника, нет необходимости в дополнительных перекладываниях пластин, как это происходит на классических линиях без автоматических раскладчиков пластин.

Снижение потерь холостого хода и короткого замыкания достигнуто также за счет вложений материалов в конструкцию трансформаторов. В связи с этим стоимость трансформаторов серии 12+ превышает стоимость стандартной линейки трансформаторов 11-й серии. Возьмем для примера стандартные стоимости на трансформаторное оборудование.

Стоит отметить, что при выборе стандартного или энергосберегающего трансформатора стоит ориентироваться на суммарные потери за весь срок службы трансформатора, который составляет не менее 30 лет. Сделаем сравнение для мощности 630 кВА для периода эксплуатации трансформатора 10 лет. Для сравнения возьмем все 3 серии – 11, 12 и 12+. Цену за 1 кВт-ч примем 6 руб. Для наглядности сделаем два графика, с расчетом только по потерям холостого хода и с расчетом суммарных потерь в трансформаторе. В расчете суммарных потерь применим коэффициент загрузки 0,5. При увеличении коэффициента загрузки потери короткого замыкания, соответственно, будут увеличиваться.

Цена потерь в трансформаторе и цена трансформатора приведены в миллионах рублей.
Из графиков следует, что потери в трансформаторе уже через 10 лет эксплуатации значительно превосходят стоимость самого трансформатора. Имея стоимости трансформаторов и экономию потерь, выполним оценку окупаемости стоимости для трансформаторов 12 серии и 12+ серии. Для расчета возьмем трансформатор мощностью 630 кВА.

Из приведенных графиков видно, что при средней загрузке трансформатора 0,5‑0,7 окупаемость дополнительных затрат на покупку серии 12+ относительно покупки стандартного трансформатора 11 серии составит 2‑1,2 года. При этом энергосберегающий трансформатор серии 12+ обладает всеми преимуществами стандартной серии трансформаторов.

При выборе трансформаторного оборудования эксплуатирующие компании должны в первую очередь оценивать необходимость применения стандартного или энергосберегающего оборудования с точки зрения экономической эффективности применения и окупаемости дополнительных затрат.

Компания «Электрощит Самара» имеет большой опыт в производстве энергосберегающих трансформаторов. Энергосберегающие трансформаторы 12‑й серии компания «Электрощит Самара» производит уже на протяжении многих лет. Также были выпущены образцы трансформаторов с применением сердечника из аморфного сплава. Один из образцов такого типа «аморфных» трансформаторов эксплуатируется уже более полутора лет в филиале МРСК Центра «Тамбовэнерго».

Новое поколение энергосберегающих трансформаторов серии 12+ выполнено с учетом многолетнего опыта производства трансформаторного оборудования, применения передовых технологических процессов и оборудования.

Смотрите и читайте нас в