НП СРО «Гильдия Энергоаудиторов» 

 

 

 

Москва, Фурманный переулок, д.9/12, этаж 4, офис 514

E-mail: info@guildenergo.ru   Тел.  +7(495)660-50-57

Установка выключателей нагрузки 10 кВ перед вводами силовых трансформаторов

Мероприятие рекомендовано для внедрения на промышленных предприятиях, имеющих собственное электросетевое хозяйство.

Аннотация

Значительная часть потерь электроэнергии в сетях приходится на потери электроэнергии в силовых трансформаторах, причем основная доля приходится на потери холостого хода силовых трансформаторов. Чем ниже трансформатор загружен, тем больше в нем относительные потери холостого хода электроэнергии. Для снижения данных потерь необходимо отключать часть малозагруженных трансформаторов, увеличивая тем самым загрузку трансформаторов оставшихся в работе и тем самым повышая их коэффициент полезного действия.

Предлагаемое техническое решение

Для обеспечения возможности отключения силовых трансформаторов предлагается установить перед их вводом 10 кВ выключатели нагрузки, предназначенные для включения и отключения под нагрузкой участков цепей переменного трехфазного тока частотой 50–60 Гц, номинальным напряжением 6, 10 кВ, а также заземления отключенных участков при помощи заземлителей. Выключатели нагрузки установить в ячейки КСО (Рисунок 1).

Это позволит отключать силовые трансформаторы, не отключая питающие их кабельные линии.

Выключатель нагрузки Камера КСО

Рисунок 1 – Выключатель нагрузки и камера КСО

Технический расчёт

Потери электроэнергии в трансформаторах определяются методом приведенных потерь.

Потери электроэнергии в трансформаторах до внедрения выключателей нагрузки, тыс. кВт×ч

Потери электроэнергии в трансформаторах до внедрения выключателей нагрузки

где  Приведенные потери мощности холостого хода − приведенные потери мощности холостого хода, кВт;

Приведенные потери мощности короткого замыкания − приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт;
Коэффициент загрузки трансформатора по схеме до внедрения выключателей − коэффициент загрузки трансформатора по схеме до внедрения выключателей;
 Время работы трансформатора по схеме до внедрения выключателей − время работы трансформатора по схеме до внедрения выключателей.

Метод приведенных потерь;

где Потери мощности холостого хода − потери мощности холостого хода, кВт;

 Потери мощности короткого замыкания − потери мощности короткого замыкания, кВт;

Номинальная мощность трансформатора − номинальная мощность трансформатора, кВ×А;
Коэффициент изменения потерь − коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности, для понижающих трансформаторов 6–10/0,4 кВ;
Ток холостого хода − ток холостого хода, %;
Напряжение короткого замыкания − напряжение короткого замыкания, %.

При расчете потерь после введения в эксплуатацию выключателей нагрузки принимается отключение на летний период нескольких трансформаторов с переводом их нагрузок на трансформаторы, оставшиеся в работе.

Потери электроэнергии при сезонном отключении части трансформаторов, тыс. кВт∙ч

Потери электроэнергии при сезонном отключении части трансформаторов

где Время работы трансформатора по схеме после внедрения выключателей − время работы трансформатора по схеме после внедрения выключателей.

Потери, связанные с тем, что другая часть трансформаторов вынуждена в этом времени работать с более высокой загрузкой, тыс. кВт×ч

Потери, связанные с тем, что другая часть трансформаторов вынуждена в этом времени работать с более высокой загрузкой

где Коэффициент загрузки трансформатора по схеме после внедрения выключателей − коэффициент загрузки трансформатора по схеме после внедрения выключателей.

Таким образом, экономия электроэнергии после внедрения мероприятия составит

Экономия электроэнергии

В денежном выражении экономия от данного мероприятия составит, тыс. руб./год.

В денежном выражении экономия от данного мероприятия

где Стоимость 1 кВт×ч электроэнергии  – стоимость 1 кВт×ч электроэнергии, руб/кВт×ч;

Выводы

Внедрение данного мероприятия позволяет снизить потери электроэнергии в сети предприятия. Кроме того снизятся эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт трансформаторов

Практическое применение

Подобное мероприятие было предложено к реализации для научно-исследовательского института (потребление энергоресурсов за 2010 год составило  3300 т.у.т. в том числе электрической энергии  5750 МВт).

Анализ режимов работы трансформаторного оборудования на площадке предприятия показал, что трансформаторы малозагружены, работают в режиме близком к холостому ходу, что приводит к увеличению относительных потерь при передаче электроэнергии. Для увеличения загрузки трансформаторов возможно часть трансформаторов на летний период времени отключить, а нагрузки перевести на трансформаторы, оставшиеся в работе. Категория потребителей по надежности электроснабжения позволяет отключить часть трансформаторов.

Произведем расчет для ТП-1. В ТП-1 установлено два трансформатора марки ТМ-1000/10 от каждого запитано по одной секции 0,4 кВ секционированных между собой разъединителями.

Трансформаторы Т1 и Т2 запитаны от 2 секции шин и работают параллельно. Коэффициенты загрузки трансформаторов в зимний период

Коэффициент загрузки трансформаторов в зимний период =0,312
, в летний период:
Коэффициенты загрузки трансформаторов в летний период =0,21.

Паспортные данные трансформаторов ТМ – 1000/10 сведены в Таблицу 1.

Для обеспечения возможности отключения силовых трансформаторов предлагается установить перед их вводом 10 кВ выключатели нагрузки. Выключатели нагрузки установить в ячейки КСО.

Это позволит отключать силовые трансформаторы, не отключая питающие их кабельные линии.

Таблица 1 – Паспортные данные трансформаторов марки ТМ – 1000/10

№ п.п.

Тип
трансформатора

Sн, кВА

∆Рхх, кВт

∆Pкз, кВт

Uкз, %

Iхх, %

1

ТМ-1000/10

1000

1,9

11,6

5,5

1,7

Капитальные затраты на реализацию данного мероприятия составят, K = 130 тыс.руб.

Произведем расчет потерь электроэнергии в трансформаторе методом приведенных потерь.

Определим реактивные потери мощности холостого хода в трансформаторе

Реактивные потери мощности холостого хода в трансформаторе

Рассчитаем реактивные потери мощности короткого замыкания в трансформаторе

Реактивные потери мощности короткого замыкания в трансформаторе

Приведенные потери мощности холостого хода для трансформатора будут равны

Приведенные потери мощности холостого хода для трансформатора

Определим приведенные потери мощности короткого замыкания для трансформатора

Приведенные потери мощности короткого замыкания для трансформатора

Приведенные потери активной мощности в трансформаторах составят

Приведенные потери активной мощности в трансформаторах

Рассчитаем годовое потребление электроэнергии для трансформаторов

Приведенные потери активной мощности в трансформаторах

Результаты расчета до и после установки выключателей нагрузки приведены ниже в Таблице 2.

Таблица 2 – Результаты расчета потерь до установки выключателей нагрузки

Место
установки

Тип
трансформатора

Wa,
кВт·ч

∆P'xx, кВт

∆P'кз, кВт

∆P, кВт

Время
Работы, ч

Суммарные
потери,
тыс. кВт·ч

ТП-1 Т1

ТМ-1000/10

549790

5,25

17,10

5,38

8 760

46,12

ТП-1 Т2

ТМ-1000/10

186478

5,25

17,10

5,38

8 760

46,12

Всего

 

92,24

Потери электроэнергии в трансформаторе ТМ – 1000/10 при сезонном отключении части трансформаторов

Годовое потребление электроэнергии для трансформаторов

Потери, связанные с тем, что другая часть трансформаторов вынуждена в этом времени работать с более высокой загрузкой

Потери электроэнергии в трансформаторе ТМ – 1000/10 при сезонном отключении части трансформаторов

Таблица 3 – Результаты расчета потерь электроэнергии после модернизации

Место
установки

Тип
трансформатора

Wa,
кВт·ч

∆P'xx, кВт

∆P'ес,
кВт

∆P'о,
кВт

Время
рабо-ты, ч

Суммарные
потери,
тыс. кВт·ч

ТП-1 Т1

ТМ-1000/10

634210

5,25

17,10

5,42

8760

51,08

ТП-1 Т2

ТМ-1000/10

102058

5,25

17,10

5,26

5088

26,79

Всего

 

77,87

Объем экономии электрической энергии в год

Потери, связанные с тем, что другая часть трансформаторов вынуждена в этом времени работать с более высокой загрузкой

Снижение затрат на приобретение электроэнергии в год при тарифе Ц= 3,80 руб/кВт∙ч

Снижение затрат на приобретение электроэнергии в год при тарифе Ц= = 3,80 руб/кВт∙ч

На данном предприятии при указанных условиях - мероприятие окупается за

Окупаемость мероприятия