Статья посвящена развитию теоретических аспектов обеспечения функционирования электроэнергетического комплекса России, а именно: разработке методологических основ важнейшей процедуры – комплексному сравнительному анализу эквивалентных продуктов трансформаторного производства – силовых/ распределительных трансформаторов равной мощности и одинакового конструктива. Описание методологии комплексного сравнительного анализа предваряют общая характеристика трансформаторных производств и ретроспективный анализ динамики цен на основные материалы, из которых изготовлен силовой/распределительный масляный трансформатор.
ВВЕДЕНИЕ
Более 30 лет экономика независимой России «живет» в новых, рыночных условиях. Электроэнергетика нашей страны после реформ известного реформатора переходит к цифровой трансформации. При этом преобразования, по мнению автора, происходят без должного теоретического дискурса. Хотя давно уже сформулирована ценологическая парадигма электрики профессора д.т.н. Б.И. Кудрина, которая развивается его учениками профессором д.т.н. В.И. Гнатюком, д.т.н. В.В. Фуфаевым и многими другими российскими учеными [1,2,3]. Автором настоящей статьи предложены основы теории энергоэффективности трансформаторных комплексов [4]. Однако все эти работы пока не нашли применения при разработке стратегических документов развития электроэнергетического комплекса России.
Необходимость дальнейшего развития теоретических аспектов обеспечения надежной работы трансформаторных комплексов подтолкнула автора к разработке методологических основ комплексного сравнительного анализа трансформаторной продукции. В рамках этой методологии далее рассматривается конкурентная среда рынка силовых/распределительных масляных трансформаторов; анализируется динамика цен на основные материалы, из которых изготавливается трансформатор; обосновываются методы комплексного сравнительного анализа эквивалентных продуктов трансформаторных производств (одинаковой мощности, одинакового типа, одинаковой конструктивной схемы).
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПРОИЗВОДСТВ,
ПОСТАВЛЯЮЩИХ ПРОДУКЦИЮ В РФ
Силовой/распределительный трансформатор – самый сложный и ответственный компонент электрической сети. На текущий момент в России установлено и функционирует примерно 3 миллиона силовых/распределительных трансформаторов мощностью 25 кВА – 6300 кВА [4]. Ежегодная потребность в таких трансформаторах в РФ составляет при текущем уровне электропотребления в нашей стране примерно 70 – 75 тысяч штук в год [4]. Объем рынка силовых/распределительных трансформаторов мощностью 25 кВА – 6300 кВА в финансовом выражении в пессимистическом варианте составляет ~ 20 миллиардов рублей. На этом рынке «играют» порядка 20 крупных, средних и мелких «игроков» - предприятий по производству сухих и масляных силовых/распределительных трансформаторов (включая предприятия Белоруссии и Казахстана). Кроме того, поставляется трансформаторная продукция также из европейских стран и стран Азии ( прежде всего, Китая). Как видно, «плотность» игроков на трансформаторном рынке с учетом потребности очень велика.
Перечень трансформаторных заводов с характеристиками производств приведен в таблице 1.
Масляные трансформаторы изготавливают следующие заводы:
1) ООО «Трансформер» , г. Подольск, МО
2) ОП «Уфимский трансформаторный завод», г. Уфа
3) АО «ГРУППА КОМПАНИЙ «ЭЛЕКТРОЩИТ» - ТМ САМАРА»
4) ООО «Тольяттинский трансформатор», г. Тольятти, Самарская обл.;
5) ОАО «Электрощит», г. Чехов, МО;
6) ООО «СВЕРДЛОВЭЛЕКТРО-СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ», г. Екатеринбург
7) АО «Алттранс», г. Барнаул;
8) ОАО «МЭТЗ им. В. И. Козлова», г. Минск РБ;
9) АО «Кентауский трансформаторный завод», г. Кентау, РК;
10) АО «Уральский трансформаторный завод», г. Уральск, РК;
11) АО «Люберецкий завод «Монтажавтоматика», г. Люберцы, МО;
12) ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока» (ОАО «СЗТТ»), г. Ектеринбург;
13) ООО «ЭНЕРТЭКС», г. Мытищи, МО;
14) ООО «Трансформатор Реж», г. Реж, Свердловской обл.;
15) ООО «Чеховский трансформаторный завод», г. Чехов, МО;
16) ООО «Курганский завод силовых трансформаторов», г. Курган;
17) ООО «Барнаульский трансформаторный завод» («БТЗ»), г. Барнаул;
Рассмотрим очень кратко важнейшие особенности «игроков», поставляющих продукцию для российских потребителей. Все приведенные характеристики – частное мнение автора. Оно сложилось в результате почти 15-летнего наблюдения и анализа отчетных данных предприятий, обобщения мнения эксплуатирующих и торгующих организаций, взаимодействующих с предприятиями-производителями.
ООО «Трансформер» , г. Подольск, МО
Завод отличает широта ассортимента производимой продукции и возможность проектирования и изготовления любого нестандартного оборудования.
ОП «Уфимский трансформаторный завод», г. Уфа
Головное предприятие – ХК «Электрозавод» недавно сменило собственника, поэтому стоит подождать формирования новых трендов в развитии данного предприятия.
АО «ГРУППА КОМПАНИЙ «ЭЛЕКТРОЩИТ» - ТМ САМАРА», г. Самара
После смены собственника, с приходом к руководству предприятием менеджмента производителя с мировым именем весь мощный потенциал организации производства мирового уровня проявляется во всей продукции предприятия.
ООО «Тольяттинский трансформатор», г. Тольятти, Самарская обл.
Предприятие очень высокого технологического уровня и очень высокой технологической дисциплины. Как следствие – высокое качество производимой продукции.
ОАО «Электрощит», г. Чехов, МО
С переходом предприятия в собственность газового монополиста, продукция предприятия поставляется главным образом для нужд его производственных структур.
ООО «СВЕРДЛОВЭЛЕКТРО-СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ», г. Екатеринбург
Предприятие очень высокого технологического уровня и очень высокой технологической дисциплины. Как следствие – высокое качество производимой продукции.
АО «Алттранс», г. Барнаул
Предприятие, зарекомендовавшее себя ритмичной работой, репутацией надежного поставщика качественной продукции.
ОАО «МЭТЗ им. В. И. Козлова», г. Минск РБ
Лидер трансформаторной отрасли. Самые большие объемы выпускаемой продукции. Как следствие – возможность приобретения трансформаторов из наличия на складах у дилеров.
АО «Кентауский трансформаторный завод», г. Кентау, РК
АО «Уральский трансформаторный завод», г. Уральск, РК
За счет государственной поддержки предприятия не испытывают недостатка в оборотных средствах, следствием чего являются минимальные сроки изготовления.
АО «Люберецкий завод «Монтажавтоматика», г. Люберцы, МО
Предприятие специализируется в основном на производстве оборудования III габарита и выше.
ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока» (ОАО «СЗТТ»)
Диверсифицировав производство, предприятие, которое было известно как производитель измерительных трансформаторов, сегодня набирает темпы выпуска силовых сухих и масляных трансформаторов. Репрезентативной оценки от потребителей на текущий момент пока не сформировалось.
ДИНАМИКА ЦЕН НА ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ СИЛОВЫХ/РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Основными частями силового/распределительного масляного трансформатора являются магнитопровод, обмотки и бак с трансформаторным маслом, в котором размещена активная часть. Для глубокого комплексного сравнительного анализа трансформаторных продуктов заводов-производителей в части адекватности цен на готовую продукцию необходимо изучить динамику цен на основные материалы: сталь, медь, алюминий, трансформаторное масло. Поскольку трансформаторное масло – это продукт переработки нефти, то изменение этих цен эквивалентно изменению цен на нефть. Данные приведены на рисунках 1 – 4. На рис 5 приведен график изменения курса доллара.
Рис. 1. Изменение цен на сталь
Рис. 2. Изменение цен на нефть (USD/баррель)
Рис. 3. Изменение цен на медь (USD/тонна)
Рис. 4. Изменение цен на алюминий (USD/тонна)
Рис. 5. Изменение курса доллара (руб/USD)
Таким образом, с 2016 года по 2019 год цены выросли: на алюминий – на 13%; на медь – на 25%; на сталь – на 90%; на нефть – 50%. Полагая в первом приближении долю указанных материалов в трансформаторе по массе одинаковой, можно видеть, что с 2016 года цены на трансформаторы с алюминиевыми обмотками должны были увеличиться на 51%, а цен на трансформаторы с медными обмотками – на 55%.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДОЛОГИИ
КОМПЛЕКСНОГО СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА
СИЛОВЫХ/РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
При такой большой «плотности» игроков на российском рынке силовых/распределительных трансформаторов, как это очевидно из таблицы 1, а также с учетом рыночной потребности, конкуренция среди поставщиков трансформаторной продукции очень высока. Это проявляется в сильном демпинге со стороны отдельных участников рынка, в недобросовестной конкуренции, в сложных тендерных процедурах. Сложно как добросовестным поставщикам, так и добросовестным покупателям. Поскольку объективной методологии комплексного сравнительного анализа трансформаторной продукции на текущий момент попросту нет.
В отраслевом стандарте ПАО «Россети» СТО 34.01-3.2-011-2017 предписывается выбирать класс энергоэффективности распределительного трансформатора с учетом оценки стоимости потерь электроэнергии на протяжении всего нормативного срока службы трансформатора. В этом документе указано две методики оценки: 1) упрощенную, по минимизации приведенных затрат при эксплуатации трансформатора; 2) методику с оценкой совокупной капитализированной стоимости трансформатора. Однако указанные методики позволяют дать лишь сравнительную экономическую оценку энергоэффективным характеристикам вариантов оборудования, а именно: потерям холостого хода и короткого замыкания. Оценка адекватности других характеристик трансформатора (мощность, массовые и габаритные характеристики, адекватность цены) заявленным значениям и уровню технического совершенства конструкции – все это остается за пределами возможностей оценки со стороны покупателя.
Комплексный сравнительный анализ базируется на оценке адекватности заявленных параметров, характеризующих функционал трансформатора (номинальная мощность трансформатора, его перегрузочная способность, цена продажи) реальным возможностям трансформатора. Такую оценку проще всего произвести сравнением рассматриваемых образцов с характеристиками эталонных трансформаторов. Отталкиваясь от парадигмы подобия, все нижеследующие математические зависимости получены для масляных трансформаторов типа ТМГ, в гофробаке, с алюминиевыми обмотками, с плоским трехстержневым магнитопроводом.
Адекватность номинальной мощности предлагается оценивать следующим образом: в процессе многодесятилетней практики проектирования, изготовления и эксплуатации получена эталонная зависимость массы трансформатора от его мощности. Данные для эталонной зависимости «масса трансформатора – номинальная мощность трансформатора» взяты из открытых источников для крупнейших заводов с устоявшейся положительной репутацией надежной конструкции. Значения для диапазонов мощностей 100 кВА – 2500 кВА приведены в таблице 2. Аппроксимация приведена на рис. 1.
Основная идея метода проверки номинальной мощности трансформатора состоит в том, что масса проверяемого трансформатора должна быть или равна, или больше массы эталонного трансформатора равной мощности. Идея базируется на взаимно однозначной связи геометрических и массовых характеристик трансформатора с мощностью электроэнергии, которую он передает посредством явления электромагнитной индукции. Эта взаимно однозначная связь предполагает существование минимальных массогабаритных параметров трансформатора, передающего потребителю электроэнергию заданной мощности (см. формулу Г.Н. Петрова [5]).
Проиллюстрировать данный метод можно на следующем примере. Из каталога одного из китайских заводов взяты следующие данные трансформатора ТМГ-1000/10 указанного выше конструктива: мощность S = 1000 кВА, масса m = 2215 кг. По формуле на рис. 1 получаем для мощности 1000 кВА эталонное значение массы заведомо надежного трансформатора, равное 2644 кг. В свою очередь, масса 2215 кг соответствует номинальной мощности заведомо надежного трансформатора, равной 806 кВА. таким образом, трансформатор данного производителя на 20% не «дотягивает» до заявленной номинальной мощности. Результатом «работы» такого трансформатора при номинальной нагрузке будет как минимум его перегрев, как максимум – выход из строя.
Метод оценки адекватности перегрузочной способности предлагаемого к поставке трансформатора основан на парадигме стационарного теплообмена в силовом трансформаторе. Для обеспечения требуемой мощности теплоотвода, бак силового масляного трансформатора должен иметь соответствующую минимальную площадь поверхности, отводящую тепло, выделяющееся при работе трансформатора вследствие потерь электроэнергии. Принята гипотеза о взаимном однозначном соответствии мощности трансформатора со стандартными потерями и площади поверхности параллелепипеда с габаритными размерами трансформатора. Также получена эталонная зависимость «площадь поверхности трансформатора – номинальная мощность трансформатора». Значения приведены в таблице 3 и на рис. 2.
Для иллюстрации возьмем тот же трансформатор ТМГ-1000/10, характеристики которого использованы выше. Площадь поверхности его составляет 10,34 кв. м. Это соответствует эталонной мощности трансформатора, равной 807 кВА. Таким образом ,подтверждено полное НЕсоответствие рассматриваемого трансформатора заявленным характеристикам.
При известной цене трансформатора можно аналогичным образом проверить адекватность ценообразования соответствующего производителя по графику на рис. 3, который построен на основе данных таблицы 4.
Таблица 2. Масса трансформатора в зависимости от мощности трансформатора
|
Мощность. кВА |
ТОЛЬЯТТИ |
ТРАНС-ФОРМЕР |
ЧЕХОВ |
АЛТТРАНС |
МИНСК |
КЕНТАУ |
СРЕДНЯЯ МАССА, кг |
|
100 |
|
500 |
490 |
510 |
490 |
760 |
550 |
|
160 |
|
670 |
660 |
680 |
670 |
880 |
712 |
|
250 |
950 |
1100 |
895 |
930 |
920 |
1165 |
1002 |
|
400 |
1198 |
1400 |
1190 |
1360 |
1255 |
1640 |
1369 |
|
630 |
1710 |
1850 |
1680 |
1760 |
1860 |
2185 |
1867 |
|
1000 |
2454 |
2660 |
2590 |
2660 |
2750 |
3265 |
2785 |
|
1250 |
2894 |
2900 |
3040 |
3080 |
3250 |
3585 |
3171 |
|
1600 |
|
3650 |
3785 |
|
4250 |
4200 |
3971 |
|
2500 |
|
5650 |
5600 |
|
6680 |
5720 |
5913 |
Таблица 3. Площадь поверхности трансформатора, кв.м., в зависимости от мощности трансформатора
|
Мощность. кВА |
ТОЛЬЯТТИ |
ТРАНСФОРМЕР |
ЧЕХОВ |
МИНСК |
КЕНТАУ |
СРЕДНЯЯ ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ, кв.м |
|
100 |
4,70 |
4,74 |
4,39 |
4,89 |
5,52 |
4,85 |
|
160 |
5,49 |
5,54 |
5,41 |
5,75 |
5,25 |
5,49 |
|
250 |
6,72 |
6,79 |
6,12 |
6,85 |
6,28 |
6,55 |
|
400 |
7,97 |
8,71 |
7,43 |
8,13 |
7,35 |
7,92 |
|
630 |
9,90 |
10,44 |
9,35 |
10,93 |
8,32 |
9,79 |
|
1000 |
12,44 |
13,55 |
12,58 |
14,53 |
12,00 |
13,02 |
|
1250 |
13,92 |
15,15 |
13,62 |
16,06 |
12,35 |
14,22 |
|
1600 |
17,10 |
19,30 |
15,43 |
19,60 |
13,81 |
17,05 |
|
2500 |
21,75 |
21,86 |
22,34 |
25,06 |
15,38 |
21,28 |
Таблица 4. Средняя цена трансформатора, руб., в зависимости от мощности трансформатора
|
Мощность. кВА |
СРЕДНЯЯ ЦЕНА, руб. |
|
100 |
100730,4407 |
|
160 |
129541,6271 |
|
250 |
167729,0847 |
|
400 |
213766,7797 |
|
630 |
313232,339 |
|
1000 |
466890,7119 |
|
1250 |
671338,5763 |
|
1600 |
796677,4576 |
|
2500 |
1185416,949 |
ВЫВОДЫ
Как видно из рассмотренных выше примеров, предлагаемая методология позволяет выявить некачественное трансформаторное оборудование расчетами «на кончике пера». У покупателя, наконец, появился инструмент объективного и оперативного анализа закупаемой трансформаторной продукции на предмет соответствия заявляемых характеристик реальным «способностям» предлагаемых трансформаторов надежно выполнять свой «функционал».
Выражаю искреннюю благодарность ООО «Трансформер» за помощь в подборе материалов для данной статьи.
Список литературы.
- Кудрин Б.И. Два открытия: явление инвариантности структуры техноценозов и закон информационного отбора / Кудрин Б.И. – М. – Технетика, - 2009 г. – 82 С.
- Гнатюк В.И. Закон оптимального построения техноценозов. [Электронный ресурс]. URL: http://gnatukvi.ru/ind.html (Дата обращения 26.05.2021).
- Фуфаев В.В. Основы теории динамики структуры техноценозов [Электронный ресурс]. URL: http://gnatukvi.ru/ind.html http://www.kudrinbi.ru/modules.php?name=Biblio&Authors=51 (Дата обращения 26.05.2021).
- Савинцев Ю.М. Теоретические основы моделирования трансформаторных комплексов в распределительных электросетях [Электронный ресурс]. URL: http://gnatukvi.ru/ind.html http://www.rus-trans.com/?ukey=auxpage_programma_skudrin (Дата обращения 26.05.2021).
- Савинцев Ю.М. «Кот в мешке»: как проверить реальную мощность трансформатора? [Электронный ресурс]. URL: https://www.elec.ru/articles/kot-v-meshke-kak-proverit-realnuyu-moshnost-transf/http://gnatukvi.ru/ind.html (Дата обращения 26.05.2021).
Автор статьи: Ю.М. Соколов-Савинцев, к.т.н., независимый эксперт
По любым вопросам можно связаться с автором по адресу:
sokolov-savintsev@yandex.ru
Таблица 1. Данные об основных заводах-производителях сухих и масляных трансформаторов I – III габарита в Росси и СНГ.
|
№ п/п |
Наименование юридического лица производителя, город, руководитель |
Примерный объем производства (в 2019 году) штук в год |
Основной ассортиментный перечень РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ трансформаторов |
|
1 |
ООО «ТРАНСФОРМЕР» г. Подольск |
1400 |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ, ТМН |
|
2 |
ОП «Уфимский трансформаторный завод», г. Уфа |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ, ТМН |
|
3 |
АО «ГРУППА КОМПАНИЙ «ЭЛЕКТРОЩИТ» - ТМ САМАРА» г. Самара |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ, ТМН |
|
4 |
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ЭЛЕКТРОЩИТ» г. Чехов, МО |
1100 |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
5 |
ООО «ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР» г. Тольятти |
1300 (только трансформаторы типа ТМГ) |
Масляные трансформаторы ТМГ, ТМ, ТМН |
|
6 |
ООО «СВЕРДЛОВЭЛЕКТРО-СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ» г. Екатеринбург |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМН |
|
7 |
ОАО «АЛТАЙСКИЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ЗАВОД» г. Барнаул |
10 000 |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
8 |
ОАО МЭТЗ им. В.И. Козлова, Республика Беларусь, г. Минск |
24 000 |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
9 |
АО «КЕНТАУСКИЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ЗАВОД» г. Кентау |
10 000 (объём экспорта в страны СНГ) |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ, ТМН |
|
10 |
ТОО «Уральский трансформаторный завод» г. Уральск |
9 000 (объём экспорта в страны СНГ) |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ, ТМН |
|
11 |
АО «Люберецкий завод «Монтажавтоматика», г. Люберцы, МО |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ, ТМН |
|
12 |
ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока» (ОАО «СЗТТ») г. Екатеринбург |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
13 |
ООО «Чеховский трансформаторный завод», г. Чехов, МО; |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
14 |
ООО "ЗАВОД «ТРАНСФОРМАТОР-РЕЖ» Свердловская область, Режевской район, г. Реж |
Менее 1000 штук в год |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
15 |
ООО «ЭНЕРТЭКС», г. Мытищи, МО;
|
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
|
16 |
ООО ЗАВОД СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ» г. Курган |
Менее 1000 штук в год |
Масляные и сухие трансформаторы с литой изоляцией |
|
17
|
ООО «Барнаульский трансформаторный завод» («БТЗ»), г. Барнаул |
Нет данных |
Масляные трансформаторы ТМ, ТМГ |
Рис. 1. Масса трансформатора в зависимости от мощности трансформатора
Рис. 2. Площадь поверхности трансформатора, кв.м., в зависимости от мощности трансформатора
Рис. 3. Средняя цена трансформатора, руб., в зависимости от мощности трансформатора