Характеристики, выбор и эксплуатация энергосберегающих трансформаторов

Во всем мире актуальна проблема сбережения энергии. Производители электрооборудования разрабатывают энергосберегающие трансформаторы для сетевого комплекса и производственных предприятий. Выбор такого оборудования не только рациональный, но и дальновидный, поэтому спрос на него растет.

Однако внедрение новых технологий требует дополнительных затрат и поиска способов снижения себестоимости производства. В такой ситуации потребители выбирают преобразователи, ориентируясь на производителя и расчеты КПД.

Чем обусловлена необходимость в производстве нового вида трансформаторов

Любой силовой трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток и емкости для масла (если он масляный). Конструкция остается неизменной многие десятилетия, меняются технологии производства отдельных элементов. Горячекатаная электротехническая сталь была заменена холоднокатаной, бак с толстыми стенками – гофрированным тонкостенным. В течение 40-а лет масляные преобразователи постепенно менялись на сухие, обладающие более низкими потерями и повышенным КПД.

Составляющие силового трансформатора

Производителей на изменение технологий стимулируют нормативные акты федеративного уровня: Закон № 261-ФЗ, изменивший прежние акты, касающиеся энергосбережения, и Распоряжение Правительства № 1830-р (план повышения энергоэффективности в РФ). В Распоряжении имеется указание по ограничению использования преобразователей, в состав которых включена электротехническая горяче- или холоднокатаная сталь.

Энергосберегающие трансформаторы – что это с точки зрения производителя? Эта установка стержней, изготовленные из аморфных сплавов, и использование для намотки кабелей или высокотемпературных сверхпроводниковых материалов. Они позволяют сделать исключительно энергоэффективное оборудование за счет низких технических потерь в преобразователях распределительного типа.

Эксплуатационные характеристики аморфного сплава

Аморфный сплав дает возможность производить энергосберегающие трансформаторы с более высоким КПД. Этот материал не имеет кристаллической структуры атомов. Их расположение похоже на расположение в стекле, поэтому аморфные сплавы называют стеклянными металлами.

Они отличаются низкими потерями на вихревых токах и гистерезисе (отставании индукции магнитного поля от напряженности).

Энергосберегающие трансформаторы

Особенности производства аморфного сплава

Аморфные сплавы производятся на основе кобальта, никеля и железа при взаимодействии с углеродом, кремнием и бором. Последние вводятся в состав с целью снизить температуру плавления и обеспечить стеклование в процессе охлаждения. Одновременно повышаются показатели твердости, прочности и устойчивости к образованию ржавчины.

На производстве тщательно подбирается состав и используется сверхбыстрое охлаждение. Расплав льется на диск, быстро охлаждается и превращается в ленту с аморфной структурой. Толщина варьирует в пределах 15-60 мкм. Далее из нее при помощи навивки формируются U-образные и кольцевые сердечники с сечением от нескольких миллиметров до 50 см. При дальнейшей термомагнитной обработке ленту можно превратить в частично кристаллизованную или нанокристаллическую.

Преимущества использования аморфных сплавов:

  • сокращение потерь холостого хода 4-5 раз;
  • снижение затрат на производстве за счет сравнительно небольшой температуры плавления;
  • повышение производительности за счет короткого производственного цикла;
  • низкая стоимость шихтовых составляющих.

Энергосберегающие трансформатор

Кроме того, толщину ленты возможно увеличить легированием, пластичность – снижением содержания аморфизиторов.

Имеющиеся преимущества могут стимулировать производителей на изготовление энергоэффективных трансформаторов. На данный момент их себестоимость на 20-40% выше, чем при производстве традиционного оборудования.

Для покупателей цена тоже выше, причем полностью зависит от используемого в магнитопроводе материала.

Другие способы повышения КПД трансформаторов

В России примерно 60% силовых трансформаторов требуют замены, так как они давно просрочены. Установка аналогичного по конструкции оборудования не целесообразно по причине больших потерь в процессе эксплуатации. Если преобразователи с магнитопроводом из аморфных сплавов пока не доступны, при расчете энергоэффективности силового трансформатора необходимо учесть другие показатели, позволяющие повысить КПД.

Потери холостого хода можно снизить, если выбрать оптимальный режим загрузки. Для уменьшения мощности короткого замыкания (потерь в обмотках) на производствах внедряются новые материалы, в том числе высокотемпературные сверхпроводниковые.

Энергосберегающие трансформатор на улице

Они позволяют:

  • снизить нагрузочные потери;
  • уменьшить габариты (до 40%) и вес преобразователей, облегчая транспортировку и монтаж;
  • заменить изношенной оборудование без изменения конструкции подстанций;
  • ограничить токи короткого замыкания аварийных ситуациях;
  • снизить реактивное сопротивление и стабилизировать напряжение без регулирования;
  • снизить старение изоляции при перегрузках;
  • увеличить срок эксплуатации силовых преобразователей.

Использование высокотемпературных сверхпроводниковых материалов в намотках дает возможность повысить уровень энергосбережения, то есть, повысить энергоэффективность силовых трансформаторов.

Класс энергоэффективности трансформаторов силовых путем снижения потерь короткого замыкания позволяют так же выполнение обмоток из кабеля, изготовленного из алюминиевой жилы или многопроволочной меди. Толщину изоляции можно выбирать, базируясь на требования к электрической прочности. На изоляцию накладывается заземленный экран, более рационально распределяющий электрическое поле. При отсутствии масла (в сухом исполнении) класс безопасности позволяет использовать такое оборудование в охраняемых регионах, под землей, в районах с высокой плотностью населения.

Силовой трансформатор

Если преобразователи из новых материалов недоступны, следует использовать иной подход. При отсутствии на предприятии специалиста, способного провести точные расчеты, необходимо привлечь его со стороны. Это поможет выбрать лучший вариант из доступных и купить нужное количество оборудования.

Экономия на количестве преобразователей может повлечь за собой дополнительные затраты, если в процессе эксплуатации будут превышены нормы перегрузок.

Критерии выбора трансформатора по КПД

Энергоэффективная эксплуатация трансформатора – это покупка оборудования с максимальным КПД и соблюдение условий эксплуатации, прежде всего графика перезагрузок. При выборе преобразователей необходимо провести расчет полных потерь. Они зависят от потерь короткого замыкания и холостого хода. Существуют достаточно точные формулы, позволяющие выбрать оборудование с максимально равными потерями в обмотке и железе.

13% трансформаторов в России производят 6 предприятий:

  • группа «СВЭЛ»;
  • ЗАО «Энергомаш – Уралэлектротяжмаш»;
  • ООО «Тольяттинский трансформатор»;
  • ОАО «ПК ХК Электрозавод»;
  • ЗАО «Трансформер»;
  • ЗАО «ГК «ЭЛЕКТРОЩИТ».

Вероятность приобрести действительно энергосберегающий силовой преобразователь возрастает при обращении к этим производителям.

Новый силовой трансформатор

Не стоит покупать оборудование после ремонта. Так же желательно обратить внимание на материал, использованный в обмотках. Алюминий и его комбинация с медью не снизит показатель КПД только в том случае, если производитель ответственно относится к технологии производства.

Из данных статистики можно сделать вывод, что стоимость обслуживания одного силового трансформатора ровна 8% от его первоначальной цены. Оптимальный вариант снижения затрат – изготовление магнитопроводов из аморфных сплавов и намотка катушек из кабеля или высокотемпературных сверхпроводниковых материалов. Но решить проблему могут только производители путем внедрения новых технологий и материалов.

Нам данный момент преобразователи по новым технологиям производятся в основном в США и Японии. Их стоимость окупается за 3 года за счет снижения затрат на передачу электроэнергии, уменьшения сжигаемого топлива и более длительного срока эксплуатации.

Комментарии
  1. Леха

    Да уже давно пора использовать (заменить старье) именно такие трансформаторы, тогда станет меньше аварий и перебоев с электроэнергией.

Добавить комментарий
Adblock
detector