Электротехнический-портал.рф

...для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Статьи, обзоры Энергоэффективные силовые трансформаторы – состоялся ли прорыв?
Суббота, 01 Мая 2021 19:23

Энергоэффективные силовые трансформаторы – состоялся ли прорыв?

Оцените материал
(0 голосов)

Статья посвящена анализу внедрения в распределительных электросетях России энергоэффективных трансформаторов после введения в действие стандарта ПАО «Россети» СТО 34.01-3.2-011-2017 от 12 апреля 22017 года. Дана критическая оценка содержания указанного отраслевого стандарта и нормативных значений потерь холостого хода и короткого замыкания. Приводятся  аргументы в пользу научного обоснования нормативных значений потерь холостого хода и короткого замыкания. Рассмотрены характеристики линеек энергоэффективных трансформаторов, появившихся в ассортименте крупнейших российских трансформаторных заводов и заводов стран Таможенного союза.

 

ВВЕДЕНИЕ

Всем известно, что 12 апреля состоялся первый полет человека в космос, и в 2021 году отмечалось 60-летие этого события. Но только специалисты в электроэнергетике (и то, наверное, не все) знают, что 12 апреля 2017 года был введен в действие первый документ, определивший характеристики трансформаторов будущего. Этот документ называется «ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ 6-10 кВ МОЩНОСТЬЮ 63-2500 кВА. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОТЕРЬ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ». Данному  отраслевому стандарту ПАО «Россети» присвоен номер СТО 34.01-3.2-011-2017. До введения указанного стандарта параметры энергоэффективности определялись нормативными значениями потерь холостого хода (потерь хх) и потерь короткого замыкания (потерь кз) для силовых трансформаторов, определенном в общем перечне характеристик энергоэффективного оборудования Постановлением  Правительства  Российской  Федерации  от  17.06.2015 № 600 «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности». Однако данный директивный документ предназначен по сути своей для бухгалтерий предприятий, применяющих трансформаторы, а не для трансформаторных заводов, не для конструкторов трансформаторов. Разработчиками же стандарта СТО 34.01-3.2-011-2017 являются ООО «ЭНЕРТЭКС» и ПАО «МРСК Центра» - производитель силовых трансформаторов и эксплуатирующая организация.

Несомненным достоинством стандарта является то, что для производителей силовых трансформаторов появились четкие ориентиры в части параметров потерь, которые являются одними из основополагающих данных при проектировании трансформатора. Причем эти ориентиры «расщеплены» - установлено 4 класса энергоэффективности силовых трансформаторов. для заводов это открывает широкий маневр в части формирования ассортиментного перечня выпускаемой продукции: чем выше класс энергоэффективности, тем дороже продукция, но тем уже сегмент потребителей.

Важность выхода СТО 34.01-3.2-011-2017 определена еще и тем, что требования к параметрам потерь силовых трансформаторов определялись ГОСТ 11920-85 (для трансформаторов мощностью 1000 кВА – 80000 кВА) и ГОСТ 12022-76 (для трансформаторов мощностью 25 кВА – 630 кВА). Оба стандарта не являются действующими. Поэтому не удивительно, что в России до недавнего времени потери электроэнергии при передаче составляли в иные годы до 12 %, см. таблица 1 [1]. При этом доля потерь в силовых трансформаторах по разным оценкам составляет 17% - 27%  - 38% [2 – 3]. В развитых странах (таблица 2 [1]) потери в сетях составляют 6% - 9%. Поэтому очевидно, что нормирование характеристик потерь в силовых трансформаторах – актуальнейшая тема.

 

Таблица 1. Динамика потерь электроэнергии в электрических сетях Российской Федерации за 1994–2013 гг.

Показатели баланса электроэнергии

Производство электроэнергии

Отпуск электроэнергии в сеть

Потери электроэнергии абсолютные

Потери электроэнергии относительные

от отпуска в сеть

от производства

Ед. измерения

млрд кВт·ч

млрд кВт·ч

млрд кВт·ч

%

%

Численные значения показателей по годам

1994

875,9

794,7

79

9,94

9,02

1995

860

781,8

83,5

10,68

9,71

1996

847,2

766,8

84,2

10,98

9,94

1997

833,9

753,6

84,4

11,2

10,12

1998

826,1

750,3

93,3

12,44

11,28

1999

845,5

772,9

96,8

12,52

11,44

2000

876

803,5

101,6

12,64

11,59

2001

891,3

816,9

105,51

12,91

11,84

2002

891,3

819,9

107,5

13,11

12,06

2003

916,3

812,7

110,5

13,11

12,06

2004

931,9

864,9

112,6

13,02

12,08

2005

953,1

875,7

112,6

12,86

11,81

2006

995,8

911,5

107,6

11,8

10,81

2007

1015,33

937,46

104,86

11,18

10,33

2008

1018,0

955,35

109,24

11,43

10,50

2009

1040

965

113,9

11,79

10,95

2010

1037

963

113,76

11,81

10,96

2011

1053

980

113,01

11,53

10,73

2012

1064

990

113,48

11,46

10,66

2013

1045

975

114,8

11,77

10,98

 

Таблица 2. Относительные потери электроэнергии в электрических сетях и внутренний валовый продукт (ВВП) по паритету покупательной способности (ППС) на душу населения за 2011 год

 

№ п/п

Страна

Относительные потери, %

ВВП (ППС), $ тыс. на душу населения

1

Финляндия

3

40,18

2

Германия

4

41,73

3

Япония

5

34,29

4

Франция

5

38,57

5

США

6

49,75

6

Китай

6

10,00

7

Австрия

6

42,81

8

Италия

7

34,63

9

Швейцария

7

51,58

10

Португалия

8

25,67

11

Великобритания

8

34,79

12

Испания

9

31,74

 

 

АНАЛИЗ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЧАСТИ СТАНДАРТА СТО 34.01- 3.2- 011-2017

 

Стандарт примечателен тем, что впервые на законодательном уровне (хотя пока только на отраслевом) определена необходимость закупки силовых трансформаторов с учетом оценки стоимости потерь электроэнергии на протяжении всего нормативного срока его эксплуатации. Корректнее было бы определять полную стоимость владения [4].

Второй важный момент заключается в том, что в стандарт включено требование по указанию на табличке трансформатора (в дополнение к требованию ГОСТ Р 52719-2011) значений потерь хх и кз, а также КЛАССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА. Необходимо отметить, что автор настоящей статьи еще в 2010 году отмечал такую необходимость, равно как и необходимость учета стоимости потерь за все время эксплуатации трансформатора [5].

Для анализа адекватности нормативных значений потерь для трансформаторов  различного класса энергоэффективности (таблицы 1 и 2), сравним данные по требованиям к потерям всех действующих директивных документов в РФ и за рубежом (в странах ЕС). Эти значения приведены в таблицах 3 – 6.

 

 

Таблица 3.  Нормативы потерь хх СТО 34.01-3.2-011-2017

 

Таблица 4. Нормативы потерь кз СТО 34.01-3.2-011-2017

Таблица 5. Значения потерь энергоэффективных трансформаторов в соответствии с постановлением Совета Европы от 21 мая 2014 года

 

Ном. мощность, кВА

Вводятся с 1 июля 2015 г.

Вводятся с 1 июля 2021 г.

Потери х.х., Вт

Потери к. з., Вт

Потери х.х., Вт

Потери к. з., Вт

25

Ao (70)

Ck (900)

Ao-10% (63)

Ak (600)

50

Ao (90)

Ck (1100)

Ao-10% (81)

Ak (750)

100

Ao (145)

Ck (1750)

Ao-10% (130)

Ak (1250)

160

Ao (210)

Ck (2350)

Ao-10% (189)

Ak (1750)

250

Ao (300)

Ck (3250)

Ao-10% (270)

Ak (2350)

315

Ao (360)

Ck (3900)

Ao-10% (324)

Ak (2800)

400

Ao (430)

Ck (4600)

Ao-10% (387)

Ak (3250)

500

Ao (510)

Ck (5500)

Ao-10% (459)

Ak (3900)

630

Ao (600)

Ck (6500)

Ao-10% (540)

Ak (4600)

800

Ao (650)

Ck (8400)

Ao-10% (585)

Ak (6000)

1000

Ao (770)

Ck (10500)

Ao-10% (693)

Ak (7600)

1250

Ao (950)

Bk (11000)

Ao-10% (855)

Ak (9500)

1600

Ao (1200)

Bk (14000)

Ao-10% (1080)

Ak (12000)

2000

Ao (1450)

Bk (18000)

Ao-10% (1305)

Ak (15000)

2500

Ao (1750)

Bk (22000)

Ao-10% (1575)

Ak (18500)

3150

Ao (2200)

Bk (27500)

Ao-10% (1980)

Ak (23000)

 

Отставание наших, российских требований от европейских очевидно. Даже действующие сегодня в странах Евросоюза нормативы у нас определены для 4-го класса энергоэффективности трансформаторов, серии которых, как указано в нашем стандарте, еще не разработаны.

Другой момент отличий нашего стандарта от европейского иначе как курьезным назвать нельзя назвать. В таблице 1 красными кружками отмечены значения нормативов потерь хх для трансформатора мощности 630 кВА  классов Х2 и Х3. Логика тренда параметров однозначно требует, что с повышением класса энергоэффективности норматив потерь становится меньшим. Однако в стандарте СТО 34.01-3.2-011-2017 вопреки логике норматив потерь Х3 БОЛЬШЕ норматива потерь Х2. Это недоразумение необходимо кк можно скорее исправить. Ведь при внедрении класса энергоэффективности Х3 экономическое обоснование приобретение такого трансформатора при определенных уровнях загрузки трансформатора однозначно укажет на предпочтительный вариант более низкого класса энергоэффективности. Тем самым будет дискредитировано само понятие энергоэффективности. Выражаясь простым языком, просто начнется хаос в электроэнергетической отрасли.

 

Таблица 6. Значения потерь хх и кз энергоэффективных силовых трансформаторов  в соответствии с Постановлением Правительства № 600 от 17 июня 2015 года.

Номинальная мощность трансформатора,

кВА

Энергоэффективные трансформаторы

Требования к мощности потерь холостого хода, не более,

Вт

Требования к мощности потерь короткого замыкания, не более,

Вт

100

250

1750

160

375

2350

250

530

3250

400

650

4600

630

800

6750

1000

1100

10500

1600

1700

17000

2500

2450

25500

 

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВНЕДРЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

Важным этапом в процессе внедрения энергоэффективных силовых трансформаторов стал «Меморандум о сотрудничестве между производителями государств — членов Евразийского экономического союза (далее — Союз) в сфере производства и применения на территории Союза Евразийских энергоэффективных трансформаторов», подписанный 5 декабря 2018 года рядом предприятий государств Евразийского экономического союза ОАО «Армэлектромаш» (Республика Армения), ОАО «МЭТЗ им. В.И. Козлова» (Республика Беларусь), ПАО «НЛМК» в г. Екатеринбурге — «НЛМК-Урал» (Российская Федерация), ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД» (Российская Федерация), ОАО «Алттранс» (Российская Федерация), АО «ЭЛЕКТРОЩИТ» (Российская Федерация). Рекомендуемые параметры энергоэффективных трансформаторов и сроки  ввода этих нормативов указаны в таблицах 7 и 8. Этот документ является своего рода дорожной картой внедрения энергоэффективного трансформаторного оборудования не только в РФ, но и в странах Евразийского экономического союза.

Другой важный практический момент «распространения» энергоэффективных трансформатора – это требования ДЗО ПАО «Россети» по закупке оборудования не ниже класса энергоэффективности Х2К2. Крупнейший потребитель трансформаторного оборудования лает сигнал и всем остальным потребителям в части перехода на энергоэффективное оборудование.

Российские производители силовых трансформаторов и трансформаторные заводы РБ и РК энергично откликнулись на требование времени. В ассортименте всех крупнейших заводов появились линейки энергоэффективных трансформаторов. характеристики приведены в виде сканированных копий каталогов на рис. 1 – 6.

 

Таблица 7. Планируемые характеристики силовых трансформаторов 6 – 10 кВ мощностью 63 – 2500 кВА до 1 июля 2021г.

Таблица 8. Планируемые характеристики силовых трансформаторов 6 – 10 кВ мощностью 63 – 2500 кВА после 1 июля 2021г.

 

Рис. 1. Энергоэффективные трансформаторы производства ООО «Трансформер».

 

 

Рис. 2. Энергоэффективные трансформаторы производства МЭТЗ им. В.И. Козлова (РБ)

 

Рис. 3. Энергоэффективные трансформаторы производства АО «Алттранс».

 

Рис. 4. Энергоэффективные трансформаторы производства АО «Электрощит».

 

Рис. 5. Энергоэффективные трансформаторы производства АО «КТЗ» (РК).

Рис. 6. Энергоэффективные трансформаторы производства АО «ГК «Электрощит» - ТМ Самара»

 

ВЫВОДЫ

 

Анализ динамики внедрения энергоэффективного трансформаторного оборудования после ввода в действие отраслевого стандарта СТО 34.01-3.2-011-2017 показывает, что он стал мощным импульсом для энергичного распространения энергоэффективных трансформаторов в России. Все крупные трансформаторные заводы начали выпуск оборудования, соответствующего новым требованиям энергоэффективности.

К сожалению, нормативы показателей хх и кз в нашей стране продолжают оставаться существенно худшими по сравнению с  европейскими.

Также необходимо в самое кратчайшее время исправить досадные неточности в указанном стандарте.

Выражаю искреннюю благодарность ООО «Трансформер» за помощь в подборе материалов для данной статьи.

 

Автор статьи: Ю.М. Соколов-Савинцев, к.т.н., независимый эксперт

По любым вопросам можно связаться с автором по адресу:

sokolov-savintsev@yandex.ru

 

Список литературы.

 

  1. Воротницкий В.Э., Овсейчук В.А., Кутовой Г.П. Снижение потерь электроэнергии. Cтратегический путь повышения энергоэффективности сетей. [Электронный ресурс]. URL: http://news.elteh.ru/arh/2015/93/05.php (Дата обращения 28.04.2021).
  2. Расчет потерь электроэнергии в электросетях.   [Электронный ресурс]. URL:   https://odstroy.ru/poteri-elektroenergii-v-elektriceskih-setah-koefficient-i-normativ/ (Дата обращения 28.04.2021).
  3. Потери в сетях электроснабжающих организаций Удмуртской Республики и пути их снижения. Нормирование технологических потерь электрической энергии. [Электронный ресурс]. URL: http://energosber18.ru/energosberezhenie/propaganda/publikaczii/poteri-v-setyax-elektrosnabzhayushhix-organizaczij-udmurtskoj-respubliki-i-puti-ix-snizheniya.-normirovanie-texnologicheskix-poter-elektricheskoj-energii.html (Дата обращения 28.04.2021).
  4. Макаров С.В. Полная стоимость владения силовым трансформатором.  [Электронный ресурс]. URL:  https://www.энергия-единой-сети.рф/publications/118-1-30-2017-g/394-polnaya-stoimost-vladeniya-silovym-transformatorom-total-cost-of-ownership-power-transformer (Дата обращения 28.04.2021).
  5. Савинцев Ю.М., Боков В.А., Карамутдинов Р.Н. Энергоэффективные распределительные трансформаторы: проблемы и надежды. [Электронный ресурс]. URL: https://www.elec.ru/articles/energoeffektivnye-raspredelitelnye-transformatory/ (Дата обращения 28.04.2021).
Auto Copied
Прочитано 332 раз Последнее изменение Суббота, 01 Мая 2021 19:54

Основное меню

Авторизация


© 2021 Электротехнический портал. Все права защищены.

Яндекс.Метрика