Оценка потенциала энергосбережения в сельских электрических сетях 10 кВ за счет применения трансформаторов с магнитопроводом из аморфного сплава

Аннотация. Проведена оценка замены трансформаторов с магнитопроводом из электротехнической стали на трансформаторы с магнитопроводом из аморфного сплава в сельских электрических сетях.

Ключевые слова: сельские электрические сети, трансформатор, аморфный сплав, потери мощности.

Распределительные электрические сети составляют большую часть энергетического хозяйства страны, одновременно являясь связующим звеном между потребителем и энергосистемой. Общая протяженность сельских электрических сетей (СЭС) 0,38-10 кВ составляет около 2 млн км, где на электрические сети 0,38 кВ отводится 826 тыс. км, на 6-10 кВ - 1184 тыс. км.

Потенциал энергосбережения в таких сетях огромен и мероприятия по эффективному использования электрической энергии различны: увеличение сечения фидеров, отходящих от распределительных трансформаторных подстанций, сокращения их длины, снижение потерь в трансформаторах в связи с их низкой загрузкой. Оценим последнее мероприятие в этом списке. Как известно, в России производством трансформаторов I-III габаритов занимаются более 10 заводов [7].

Каждый из них выпускает трансформаторы с магнитопроводом из электротехнической стали (ЭС) с электротехническими характеристиками, наиболее близко соответствующие ГОСТ Р 52719-2007 [2].

Поэтому значения потерь мощности холостого хода и короткого замыкания находятся приблизительно на одном уровне. Значительного снижения потерь мощности можно добиться внедрением трансформаторов с магнитопро- водом из аморфного сплава (АС).

Кроме того, как показал анализ СЭС 10 кВ ОАО «МРСК Центра и Приволжья» Филиал «Мариэнерго», проведенный автором, имеется тенденция на увеличение номинальных мощностей трансформаторов (табл. 1). В результате этого происходит необоснованное увеличение потерь мощности холостого хода, учитывая что трансформаторы в СЭС работают с низкими коэффициентами загрузки. Статистические данные, представленные в табл. 1, собраны в реальных электрических сетях в нормальном режиме по состоянию на 2010 г. Проведено обследование 136 фидеров напряжением 10 кВ общей протяженностью 1975 км с 1447 ТП напряжением 10/0,4 кВ.

Таблица 1

Номинальные мощности трансформаторов ТП 10/0,4 кВ в СЭС 10 кВ филиала «Мариэнерго»

Параметр	Номинальные мощности трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ ВЛ 10 кВ									Итого
Параметр	25	63	100	160	250	400	630	1000	Прочие	Итого
Доля, %	6,7	12,79	16,42	20,87	21,95	12,05	2,9	1,9	4,42	100

Выводы

1. Согласно статистическому анализу мощностей трансформаторов (проведенному на примере Республики Марий Эл), работающих в сельских электрических сетях, можно заключить, что средние номинальные мощности трансформаторов растут, это приводит к дополнительным потерям мощности холостого хода.

2. Замена трансформаторов с магнитопроводом из электротехнической стали на современные трансформаторы с магнитопроводом из аморфного сплава позволит снизить потери электрической энергии с 18 343,44 (для коротких линий при 10% загрузке трансформаторов) до 123 384,6 (для длинных линий при 100% загрузке трансформаторов) кВт-ч в зависимости от длины линий и загрузки трансформаторов.

3. Единичная замена трансформатора 250 кВА позволит окупить дополнительные вложения через 6 лет.

Библиографический список

1. Галайко Л. П. Методические указания к курсовому проекту по расчету силовых трансформаторов / Л. П. Галайко. - М.: Харьковское полиграфическое предприятие, 1992. - 88 с.

2. ГОСТ Р 52719-2007. Сталь. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. - Введ. 01.01.08. - М.: Стандартинформ, 2007. - 48 с.

3. Ковалев В.Д. Перспективы разработки высоковольтного электротехнического оборудования / В.Д. Ковалев, Л. В. Макаревич // Электро. - 2010. - № 1. - С. 2-8.

4. Мариэнергосбыт. Розничный рынок электроэнергии: расчет предельных уровней нерегулируемой цены. Порядок расчета в 2011 г. [Электронный ресурс]. - Электрон, текстовые дан. Режим доступа: http://www.marienergosbyt.ru.

5. Министерство энергетики Российской Федерации приказ: от 30.12.2008 № 326. Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям.

6. Полянина И. Н., Лещинская Т. Б. Среднестатистические модели распределительных сетей воздушных линий 10 кВ // Вестник МЭИ. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - № 4. - С. 67-70.

7. Савинцев Ю. М. Современные трансформаторы: анализ состояния производства в РФ силовых масляных трансформаторов I-III габаритов /Ю. М.Савинцев//Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - 2012. - № 1. - С. 43-53.

8. Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов: учеб.пособие для вузов / П. М. Тихомиров. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 5-е изд. - 528 с.

9. Hitachi. Amorphous alloy core transformer [Электронный ресурс]. - Электрон, текстовые дан. Hitachi Qiandian (Hangzhou) Transformer Co., Ltd. - Режим доступа: http://www.scribd.com/ doc/41921638/HITACHI-QRE-Amorphous-Alloy- Core-Transformer.