Чтение онлайн

Сравнительные проектные параметры силовых распределительных трансформаторов с сердечником из аморфной (АС) и из холоднокатаной электротехнической стали (ЭС) представлены ниже в таблице 1.1.1.

Таблица

Особенности АС потребовали изменения конструкции магнитопровода. В связи с малой толщиной аморфный материал наиболее пригоден для витой конструкции магнитопровода, то есть для трансформаторов I – II габарита (до 1000 кВА). К условно витой конструкции магнитопровода можно отнести технологию производства магнитопроводов UNICORE, разработанную и запатентованную австралийской компанией A.E.M.Cores (рисунок 1).

Рисунок 1. Трансформатор 630/6/1,2 собранный с магнитопроводом по технологии UNICORE.

Технология UNICORE является очень гибкой, высокоточной и надежной. Одним из основных преимуществ UNICORE технологии является получение минимальных потерь в сердечнике. Магнитный поток не преодолевает препятствие в виде воздушного зазора, а минует его, используя соседние несущие ленты (дорожки), которые, в свою очередь, таких препятствий в этом месте не имеют.

Пункт 4. Уменьшение мощности потерь короткого замыкания Рк (потери в обмотках) – это инновации в конструкции обмоток силового трансформатора. В этой области наиболее интересны два направления.

Первое связано с использованием высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) материалов. Отметим следующие преимущества трансформаторов с обмотками из ВТСП-материалов:

1) снижение нагрузочных потерь при номинальном токе почти в два раза, что значительно увеличивает КПД трансформатора;

2) уменьшение веса и габаритов трансформатора до 40%, что, в свою очередь, позволяет применять такие трансформаторы в уже существующих подстанциях без их конструкционных изменений со значительным увеличением мощности. Облегчается и транспортировка трансформаторов;

3) свойство ограничения токов короткого замыкания, что в аварийных режимах защищает электрооборудование сети;

4) значительное уменьшение реактивного сопротивления, что позволяет обеспечить стабилизацию напряжения, не прибегая к его регулированию;

5) большая перегрузочная способность без повреждения изоляции и старения трансформатора;

6) уменьшение уровня шума.

Кроме того, трансформатор с ВТСП-обмотками пожаробезопасен и экологичен.

Рисунок 2. Кабельный трансформатор типа DryFormer.

Второе направление уменьшения мощности потерь короткого замыкания – это новый тип трансформатора DryFormer (фирма АВВ Tranformatoren, рисунок 2), обмотки которого выполняются из специального кабеля. Этот кабель имеет многопроволочную медную или алюминиевую токопроводящую жилу, поверх которой наложен тонкий слой полупроводящего материала, что позволяет устранить неравномерность электрического поля, вызванного многопроволочностью жилы. Изоляция такой жилы изготавливается из полиэтилена, ее толщина выбирается из соображений электрической прочности (практически достижим уровень напряжения 220 кВ). Поверх изоляции наложен экран, выполненный также из полупроводящего материала, который заземляется, что обеспечивает рациональное распределение электрического поля. Отсутствие масла, снижение более чем вдвое доли горючих материалов по сравнению с обычным трансформатором устраняют риск пожара, взрыва, загрязнения воды и почвы при повреждении трансформатора. Это позволяет применять такие аппараты в зонах с большой плотностью населения, в подземных установках, в экологически охраняемых регионах. Для такого трансформатора не нужны вводы высокого напряжения; просто кабель, которым выполнена обмотка, протягивается к распределительному устройству на любую длину.

Российские трансформаторные заводы успешно освоили выпуск энергоэффективных силовых распределительных трансформаторов типа ТМГ, почти соответствующих европейским нормам в области энергоэффективности. Характеристики таких трансформаторов приведены в таблице 1.1.2.

К сожалению, серийное производство трансформаторов с сердечником из аморфной стали, освоил пока только МЭТЗ им. В. И. Козлова. Отдельные трансформаторы изготовили «Электрозавод» и «Подольский трансформаторный завод».

Электротехнические характеристики зарубежных трансформаторов с сердечником из АС приведены в таблице.

Таблица. Характеристики лучших российских трансформаторов в сравнении с европейскими требованиями.

Таблица. Характеристики трансформаторов с магнитопроводом из аморфной стали.

В содружестве с ведущими конструкторами нескольких трансформаторных заводов автор данного отчета спроектировал и рассчитал стоимость аморфного трансформатора типа ТМГ с сердечником из аморфной стали.

На основе (также разработанной автором) модели оценки совокупной стоимости владения силовым трансформатором был произведен сравнительный анализ совокупной стоимости трансформаторов с обычными характеристиками и инновационного энергоэффективного трансформатора.

Ниже приведены лишь данные результаты расчетов по совокупной стоимости владения для трансформатора ТМГ-630/10/0,4 с магнитопроводом из обычной электротехнической стали и с магнитопроводом из аморфной стали. Уже на временном горизонте срока эксплуатации 5 лет дисконтированная стоимость владения стоимость энергоэффективного трансформатора ТМГ-630/10/0,4 составляет 663 632,75 рублей, в то время как для обычного трансформатора эта сумма равна 732 934,14 рублей. Т.е. энергоэффективный трансформатор практически по истечении двух – трех лет эксплуатации окупает свою более высокую закупочную цену.

Весь приведенный выше материал свидетельствует о необходимости предусмотреть выпуск ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ИННОВАЦИОННЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ по мере становления проекта по производству силовых трансформаторов.

Оценкой объема спроса на рынке силовых трансформаторов I – III габарита автор занимается 2008 года. К настоящему времени автором настоящего отчета было обработано огромное количество статистического материала на основе поступающих на заводы заявок на приобретение силовых трансформаторов, по тендерам на закупку трансформаторного оборудования.

В результате была установлена однозначная взаимосвязь роста электропотребления и потребности рынка. Для получения количественных оценок спроса автором проработан ряд моделей, результаты расчетов по которым показали хорошую сходимость.

Однако все эти модели НЕ ПОЗВОЛЯЛИ ОЦЕНИТЬ ПОТРЕБНОСТЬ И ДАТЬ ПРОГНОЗ ПО КАЖДОЙ КОНРЕТНОЙ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА.

Теоретическое и практическое моделирование для установления связи электропотребления и потребности в трансформаторах конкретной мощности базируется на известном свойстве сообщества объектов с так называемыми «слабыми» связями распределяться по определенному закону. Например, распределение слов в тексте по частоте (распределение Ципфа), распределение «богатые-бедные» (распределение Парето), распределение видов в живой природе (распределение Виллиса) и др. Применительно к электротехнике данное свойство (зарегистрированное как научное открытие) замечено российским ученым Борисом Ивановичем Кудриным в 1974 году.

Недавно автором закончено создание уникальной модели структуры трансформаторного парка страны, обобщающей все предыдущие исследования и позволяющей прогнозировать спрос на рынке силовых трансформаторов. В принципе, возможно, оценивать и прогнозировать спрос НА ЛЮБОЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ВХОДЯЩЕЕ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ (например, комплектные трансформаторные подстанции, различные выключатели, разъединители и т.д., вплоть до потребности в изоляторах и трансформаторной стали).