CC BY
12ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 621.314.222.6(1-28)
ПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РАЙОННЫХ СЕТЯХ
Заугольникова Е.В.
ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
Аннотация. В данной статье анализируются потери в электрических сетях на примере одного из районов электрических сетей. Рассматриваются составляющие фактических потерь -техническая и коммерческая. Отмечено, что большинство трансформаторов в электрических сетях исчерпали свой ресурс. Их дальнейшее использование повышает потери и, соответственно, увеличивает затраты. Предлагается использовать трансформаторы с пониженными потерями холостого хода. Оценивается эффективность их применения.
Ключевые слова: потери электроэнергии, электрические сети, энергосбережение, трансформаторы, потери холостого хода.
Введение. Потери электроэнергии в электрических сетях своей стоимостью входят в тариф иа электроэнергию, а также в финансовый баланс сетевого предприятия (т.к. их стоимость входит в расходную часть.). Поэтому их снижение является важным как для государства, так и для сетевых предприятий.
Следует отметить, что относительные потери в российских сетях в несколько раз выше по сравнению с потерями в электрических сетях европейских стран. Самые большие потери наблюдаются в распределительных сетях напряжением 110 кВ и ниже, то есть в сетях межрегиональных распределительных сетевых компаний. В результате активной работы по энергосбережению в последние годы прослеживается положительная динамика по снижению потерь электроэнергии в сетевых компаниях. В одном из филиалов ПАО "МРСК Центра" по итогам 2015 г. фактические потери электроэнергии снизились на 0,6% по сравнению с 2014 годом и составили 10,74% от отпущенной в сеть электроэнергии. Наибольший эффект получен в части уменьшения коммерческих потерь. Стоит отметить, что для обеспечения заданного нормативного уровня потерь электроэнергии этого бывает недостаточно. Необходимо уделять внимание и
технической составляющей потерь, которая делится иа переменные (зависящие от нагрузки) и условно постоянные потери. Последние, в частности, включают в себя потери холостого хода в силовых трансформаторах, которые составляют существенную долю суммарных отчетных потерь в сетях. В качестве примера рассмотрим один из районов электрических сетей (РЭС) вышеуказанного филиала, на балансе которого числится 161 трансформатор напряжением 10/0,4 кВ суммарной установленной мощностью 22 961 кВА. Потери холостого хода за июнь 2016 года составили более 80% от общих потерь в сети 10 кВ (столбик 2, таблица 1). В зимний период доля потерь холостого хода уменьшилась до 70% за счет увеличения отпуска в сеть электроэнергии (столбик 3, таблица 1).
Большинство трансформаторов в РЭС работают с превышением нормативного срока эксплуатации - более 70% от их общего количества. Поэтому можно утверждать, что полученные значения потерь будут определять только их минимальное значение, так как потери холостого хода и короткого замыкания увеличиваются с течением времени физического износа трансформаторов [1] [2] . Для достоверного определения значения технических потерь электроэнергии в изношенных (старых) трансформаторах необходимо измерение их параметров - потерь холостого хода и короткого замыкания. В условиях эксплуатации данные параметры для трансформаторов 10/0,4 кВ мощностью менее 1000 кВА, согласно нормативным документам, не определяются [3]. В литературе встречаются только оценочные характеристики изменения этих параметров [4] .
Необходимо также отметить низкую загрузку трансформаторов: среднемесячный коэффициент загрузки составил 7,3% и 4,4% в зимний и летний периоды работы соответственно, что не способствует работе трансформаторов с наилучшим КПД.
Из представленных расчетов видно, что уменьшение потерь в трансформаторах является актуальной задачей сетевых компаний.
В развитых странах эта задача также актуальна. В июле 2015 года в Европейском союзе вступили в силу новые требования к силовым и распределительным трансформаторам. Предписание распространяется на все трансформаторы передающих и распределительных сетей с частотой 50 Гц. Согласно предписанию, определены максимальные значения потерь холостого хода и потерь короткого замыкания. Соответствующие значения действуют для всех трансформаторов, вводимых в работу с 1 июля 2015 года (этап 1).
С июля 2021 года требования к потерям холостого хода становятся строже на 10% (этап 2). Оценочно, потенциал экономии
электроэнергии благодаря переходу на новые требования для ЕЭС до 2025 года составляет 16 млрд. кВт*ч ежегодно [5].
Таблица 1 - Потери электроэнергии в сети 10 кВ РЭС.
Июнь 2016 г. Декабрь 2016 г.
Отпуск электроэнергии в линии 10 кВ, тыс. кВт*ч 726,760 1202,400
Нагрузочные потери электроэнергии в линиях 10 кВ, тыс. кВт*ч 5,082 16,500
Нагрузочные потери электроэнергии в трансформаторах, тыс. кВт*ч 0,424 1,800
Потери холостого хода в трансформаторах, тыс. кВт*ч / процент % 44,129 / 80 42,600 / 70
Суммарные потери электроэнергии в линиях 10 кВ, тыс. кВт*ч 49,634 60,900
За последние годы в России и в Белоруссии налажен выпуск так называемых энергосберегающих трансформаторов, которые имеют более низкие значения величины потерь холостого хода и короткого замыкания, которые определяют нагрузочные потери трансформатора.
Рассмотрим возможность снижения потерь в РЭС при замене трансформаторов мощностью 160 кВА и более на энергосберегающие трансформаторы. Из расчета потерь видно (Таблица 1), что нагрузочные потери в трансформаторах значительно меньше потерь холостого хода, поэтому в дальнейшем пренебрежем ими.
Результаты сопоставительных расчетов приведены в таблице 2, из которой видно, что сокращение только потерь холостого хода за год составит 379 тыс. кВт*ч и при стоимости потерь 2 руб. за 1 кВт*ч, будет равно 754,4 тыс. руб. за год. С каждым годом эта сумма будет увеличиваться, учитывая рост стоимости потерь из года в год.
Таблица 2 - Сравнение трансформаторов
Обычные трансформаторы ТМГ
Мощность Sт, кВА Количество, шт Потери мощности Потери электроэнергии Стоимость потерь в ГОД, тыс. руб.
ДРкз, Вт ДРх, Вт ДА, кВт*ч/мес ДА, кВт*ч/год
160 33 3 100 540 12 830 156 103 312 206
250 21 4 200 1 050 15 876 193 154 386 316
400 9 5 900 1 080 6 998 85 147 170 294
630 2 8 500 1 680 2 419 29 434 58 867
1000 1 12200 2 450 1 764 21 462 42 924
Всего 66 39 888 485 304 970 608
Энергосберегающие транс( юрматоры ТМГ
Мощность Sт, кВА Количество, шт Потери мощности Потери электроэнергии Стоимость потерь в ГОД, тыс. руб.
ДРкз, Вт ДРхх, Вт ДА, кВт*ч/мес ДА, кВт*ч/год
160 33 600 115 2 732 33 244 66 488
250 21 900 150 2 268 27 594 55 188
400 9 1 270 210 1 361 16 556 34 437
630 2 6 600 1 000 1 440 17 520 36 442
1000 1 9 800 1 300 936 11 388 23 687
Всего 66 8 737 106 304 216 242
Рассмотренный пример показывает количественную оценку снижения потерь электроэнергии в районных электрических сетях за счёт замены находящихся в работе трансформаторов на новые энергоэффективные [6].
Выводы:
1. Суммарная установленная мощность трансформаторов, эксплуатируемых в РЭС, значительно превышает необходимую, на что указывает низкое значение среднего коэффициента загрузки трансформаторов.
2. Замена эксплуатируемых трансформаторов на энергосберегающие позволяет существенно снизить как абсолютную величину технических потерь в РЭС, так и их стоимость.
Список использованных источников:
1. Буров A.A. Энергоаудит предприятий электрических сетей: влияние физического износа оборудования на показатели энергоэффективности. Энергетик, 2010.- №9. - 18-19с.
2. Волчков Ю.Д. Обоснование графиков работы трансформаторов, обеспечивающих снижение расхода электроэнергии на её трансформацию. Агротехника и Энергообеспечение. 2014. - №4 -36-41с.
3. РД 34.45-51.300-97. Объём и нормы испытаний электрооборудования. 6-е изд. - М.: НЦ ЭНАС, 2006. - 255 с.
4. Заугольников В.Ф. и др. Некоторые аспекты экономичной работы силовых трансформаторов. Промышленная энергетика. 2006.-№4.
5. Могиленко A.B. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии, реализованные в разных странах. Энергоэксперт. 2015. - №5. - 28-30с.
6. Журда Д.В., Леус Ю.В., Кочетков A.A. Энергосберегающие трансформаторы производства ОАО "МТЗ им. В.И. Козлова". Энергоэксперт. 2015. - №5. - 32-34с.
THE USE OF ENERGY-SAVING TRANSFORMERS IN THE REGIONAL NETWORKS Zaugolnikova E.V. Orel State Agrarian University
Abstract. This article analyzes the losses in electric networks on the example of one of the districts of electrical networks. The components of the total losses - technical and commercial part - are discussed. It was noted that most of the transformers in the electrical networks has exhausted its resources. Their further use increases the losses and therefore increases costs. It is suggested to use energy-saving transformers with reduced losses. The effectiveness of their application is evaluated.
Keywords: power losses, power grids, energy, transformers, no-load
losses.
