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.
|
|
|