Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

Энергосберегающие трансформаторы с магнитопроводами из аморфных сплавов
 

Энергосберегающие трансформаторы с магнитопроводами из аморфных сплавов

А.Е. Филиппов, ОАО "ФСК ЕЭС", В.В. Соснин, ФГУП ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина

 

 
В последнее время приняты важные государственные документы, касающиеся энергосбережения

В последнее время приняты важные государственные документы, касающиеся энергосбережения. Это, во-первых, Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдель­ные законодательные акты Российской Федерации», предусматривающий введение нормативов энергоэффективности оборудования мощностью свыше 3 кВт для уста­новления стимулирования применения энергоэффективного электрооборудования. И во-вторых, Распоряжение Правительства РФ от 1 декабря 2009 г. № 1830-р «План мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Российской Федерации». В указанном плане правительству РФ дано указание на фор­мирование предложений по ограничению (запрету) оборота энергетических устройств, характеризующегося неэффективным использованием энергоресурсов. Одно из та­ких предложений - замена распределительных трансформаторов с магнитопроводами из электротехнической стали на энергоэффективные трансформаторы. В конструкции таких трансформаторов применяются магнитопроводы из аморфной стали [4, 5, 6].

 

Распределительные трансформаторы мощностью 25-630 кВА напряжением 6-10 кВ - наиболее массовая се­рия производимых и эксплуатируемых трансформаторов в нашей стране и за рубежом. Общее количество распреде­лительных трансформаторов в России составляет более чем 3 млн. шт. Износ парка распределительных трансформа­торов в целом по стране уже превыша­ет 60% [1].

Ежегодное потребление электроэ­нергии в России находится на уровне 1000 миллиардов кВт·ч [1], при этом общие потери электроэнергии в рас­пределительных трансформаторах оцениваются в 75 миллиардов кВт·ч и примерно 50 % - это потери в магнитопроводах.

Затраты на возмещение потерь холо­стого хода оцениваются в 260 руб./кВт в год [2]. Таким образом, общая сумма затрат на возмещение только потерь хо­лостого хода в денежном выражении может составить 975 миллиардов рублей в год. Кроме этого, эксплуатация распределительных трансформаторов также требует значительных материальных и трудовых затрат и любое снижение затрат дает существенную экономию.

Ежегодные затраты на обслужива­ние одного распределительного транс­форматора с магнитопроводом из холоднокатаной электротехнической стали составляют примерно 8 % от его первоначальной стоимости.

В современных условиях снижение затрат на производство и эксплуата­цию распределительных трансформа­торов - основная задача изготовите­лей, для решения которой необходи­мо, прежде всего, использовать в них современные конструкции магнитопровода [5].

Наиболее перспективный путь - это организация производства магнитопроводов распределительных транс­форматоров из аморфных (нанокристаллических) сплавов [6].

Применение магнитопроводов из нанокристаллических сплавов, в рас­пределительных трансформаторах, обеспечивает резкое, более чем пя­тикратное снижение потерь холостого хода по сравнению с традиционными трансформаторами с магнитопровода­ми из электротехнической стали [2].

Энергоэффективные распредели­тельные трансформаторы с магни­топроводами из нанокристалличе­ских материалов, по данным энерге­тических компаний США и Японии, окупаются у покупателя примерно за три года [3].

В 2005 году ОАО «ФСК ЕЭС» высту­пило заказчиком работы по созданию распределительного трансформатора мощностью 100 кВА на напряжение 10 кВ. В работах по его соз­данию приняли участие ОАО «ЭНИН», ОАО «ПК ХК ЭЛЕКТРОЗАВОД». Магнитопроводы для опытного образца трансформатора изготовила россий­ская фирма ООО «МЕЛДИС».

При изготовлении магнитопроводов энергоэффективных трансформато­ров наибольшее применение в них по­лучили нанокристаллические сплавы типа Fe78-B13-Si9.

В настоящее время основными про­изводителями нанокристаллических материалов в мире являются: США - 80000 т/год; ЕС - 40000 т/год; Китай - 35000 т/год; Индия - 15000 т/год; Южная Корея - 3000 т/год, Турция - 1000 т/год.

Однако в линейке производителей нанокристаллических материалов Рос­сия занимает одно из последних мест. Общий объем производства нанокри­сталлических материалов в России примерно 400 т/год (ОАО «Ашинский металлургический завод» - 300 т/год и четыре малых предприятия с общим объемом порядка 100 т/год).

В настоящее время потребность России в нанокристаллических ма­териалах для изготовления энергоэффективных трансформаторов оценивается не менее чем в 25- 30 тыс. т/ год.

Кроме снижения потерь в магнитопроводе из нанокристаллических сплавов также уменьшается значение тока намагничивания. В результате при снижении потерь холостого хода и снижении тока намагничивания в трансформаторах:

·        снижается температура трансфор­матора и увеличивается его срок службы;

·        в несколько раз снижаются затраты при передаче электроэнергии потре­бителю;

·        имеет место общее сокращение энергопотребления в энергетике страны; и как результат общее суще­ственное снижение объема сжигания органического топлива для выработки электроэнергии и вредных выбросов в атмосферу.

ФГУП «ЦНИИЧермет им И.П. Барди­на» - один из мировых лидеров в раз­работке нанокристаллических матери­алов и в технологии их производства.

Основные характеристики аморф­ного сплава, разработанного специа­листами ЦНИИЧермет, представлены в таблице 1.

 

Сплав системы FeSiB (С.P.S.N), раз­работанный специалистами ЦНИИчермет [8], имеет отличительные особен­ности от зарубежных сплавов:

·        снижение стоимости шихтовых ма­териалов на 40-50 % по сравнению со сплавами Metglas;

·        уменьшение не менее чем вдвое энергозатрат при производстве ленты за счет снижения температуры плав­ления на 50 °С и уменьшение времени гомогенизации в 2 раза;

·        увеличение производительности за счет уменьшения времени технологи­ческого цикла.

Характеристики сплава представлены в таблице 2.

 

Толщина ленты может быть увеличена до 0,03-0,05 мм за счет оптимального легирования (улучшение стеклования) в 1,5-2 раза.

Возможно получение пластичной ленты при пониженном содержании элементов-аморфизиторов.

 

Выводы и предложения по стимулированию производства энергосберегающих трансформаторов

 

1.      Вопросы производства нанокристаллических материалов и потребления изделий должны решаться на государственном уровне путем введения ограничений на применение распределительных трансформаторов мощностью менее 100 кВА с магнитопроводами из традиционной электро­технической стали.

Необходимо при замене устаревших распределительных трансформаторов применять трансформаторы с магнитопроводами из нанокристаллических сплавов.

2.      Учитывая, что снижение потерь косвенно уменьшает объем сжигае­мого топлива и, тем самым, вредные выбросы в атмосферу, необходимо снизить тарифы для потребителей, применяющих энергосберегающих трансформаторы.

 

Литература

 

1.  Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р.

2.  В.А. Бормосов, М.Н. Костоусова, А.Ф. Петренко, Н.Е. Смольская. Перспективы и состояние разработок распределительных трансформаторов массовых серий. Материал размещен на www.transform.ru: 13.09.2004 г.

3.  Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных рас­пределительных трансформаторов. Публикация Европейского институ­та меди. Проект № STR -1678-98-ВЕ. Энергосбережение №6/2003.

4.  Козлов Ю.А., Филиппов А.Е. Тре­бования к аморфным сплавам для магнитопроводов распределительных трансформаторов ТРАВЭК-1995

5.  Карасев В.В., Филиппов А.Е. Пер­спективы применения трансформато­ров с магнитопроводами из аморфной стали, ТРАВЭК-1994.

6.   Карасев В.В., Макаров В.А., Фи­липпов А.Е., Маркин В.В. Электро­магнитные характеристики нового нанокристаллического сплава 5БДСР и возможности его применения в элек­тромагнитных устройствах Электро­техника № 4, 1994,с. 51-55.

7.  Карасев В.В., Филиппов А.Е. Оцен­ка перспектив применения аморфной стали в отечественных распредели­тельных трансформаторах Электротех­ника № 8, 1996,с. 51-55.

Шахпазов Е.Х., Садчиков В.В. и др. Патент на изобретение № 2434970. Высокоиндукционный аморфный сплав с низкими электромагнитными поте­рями, полученный в разливку лентой. Зарегистрирован в Госреестре изо­бретений 27.11.2011.

 

 

 

 


Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  А.Е. Флиппов, ОАО "ФСК ЕЭС", В.В. Соснин, ФГУП ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина. Энергосберегающие трансформаторы с магнитопроводами из аморфных сплавов. Энерго Эксперт, №  2,  2012.– С.52-54.
Материал размещен на www.transform.ru: 30.05.2012 г.

 

 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????