ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ ТСН

Установка трансформатора с сердечником из аморфной стали

В Российской Федерации, за последние годы, на тему энергосбережения принят ряд основополагающих документов. К ним относится Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», в которых предусматривается введение нормативов на оборудование мощностью более 3 кВт, с целью повышения энергоэффективности.

Одним из решений перехода на современное энергоэффективное оборудования в электросетевом комплексе, это применение силовых трансформаторов с сердечником из аморфной стали (ТАС).

Первые ТАС были изготовлены более 15 лет назад. Лидерами по производству ТАС на сегодняшний день стали США, Индия и Китай, также широкое применения нашли в Мексике, Японии, Бразилии и Южной Корее.

В России, на базе Научно-Производственного Комплекса (НПК) Автоприбор, в 2021 году запущено предприятие по производству трансформаторов с применением сердечников из аморфной стали. В НПК реализовался весь этап сборки трансформаторов, включая цикл изготовление магнитопроводов и обмоток.

Конструктивно ТАС внешне не отличаются от обычных сухих трансформаторов, тем самым позволяет без особых изменений и доработок подготовить аналогичное оборудование.

Характеристика намагничивания аморфного сплава и широко применяемой стандартной кремнистой трансформаторной стали показана на рисунке 1. На диаграмме можно увидеть, что у аморфной стали площадь, ограниченная петлёй гистерезиса, меньше, которая определяет уровень потерь энергии в ходе магнитного цикла, это различие характеристик достигает 70-80%. Это говорит о том, что, применяя в сердечнике трансформатора материал из аморфной стали, существенно уменьшатся потери холостого хода трансформатора на 70-80%.

Рисунок 1. Сравнительная характеристика намагничивания стали из аморфного сплава и стандартной кремнистой трансформаторной стали

Эксплуатационные расходы связанные с потерями электроэнергии в ТАС в 8-12 раз меньше по сравнению с магнитопроводом из холоднокатаной электротехнической стали. Если в электросетях всего мира, в применяемых силовых трансформаторах установить сердечники из аморфной стали, то среднегодовая экономия электроэнергии превысит 40 млн. кВт/ч.

Так же у ТАС существенно выше способность к выдерживанию длительных токовых перегрузок. При наличии принудительного охлаждения трансформатора, возможна длительная перегрузках по току в 1,5 раз от номинальной загрузки.

Недостатком данного типа трансформаторов по сравнению с традиционными является высокая стоимость, примерно на 15 – 20 % выше обычных трансформаторов.

Это объясняется тем, что производство таких сердечников требует большего потребления металла и неотработанности технологии производства.

Сравнительные данные силовых трансформаторов с сердечником из аморфной и из холоднокатаной электротехнической стали представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительные данные силовых трансформаторов

Выводы

Применение ТАС с использованием высокотемпературных сверхпроводниковых материалов (ВТСП) позволит добиться результатов таких как:

• снизить нагрузочные потери в среднем в два раза, что значительно увеличит КПД трансформатора;
• уменьшение габаритов трансформатора до 40%;
• создаются условия для увеличения мощности ПС в уже существующих конструкциях, без дополнительных конструкционных изменений;
• в аварийных режимах работы ПС снижение токов короткого замыкания;
• уменьшение реактивного сопротивления, что обеспечит стабилизацию напряжения, без дополнительного оборудования для его регулирования;
• повышенная перегрузочная способность без повреждения и старения изоляции трансформатора;
• снижения уровня шума – позволяет использование трансформаторов в жилых;
• применяя ТАС с сухой изоляцией позволит снизить горючие материалы и снижает риск к возгоранию, что позволяет применять в зонах с большой плотностью населения, в подземных сооружениях, а также в экологически охраняемых зонах;
• для ВТСП обмотки трансформатора позволяет не применять вводы высокого напряжения, для этого используется кабель обмотки, который протягивается к РУ на любое расстояние.

На данное время российские трансформаторные заводы успешно освоили продолжают усовершенствовать выпуск энергоэффективных силовых трансформаторов, соответствующих нынешним нормам в области энергоэффективности.

Список литературы:

1. Воротницкий В.Э. Системы утилизации тепла трансформаторов и автотрансформаторов 220–750 кВ//Энергия единой сети. 2014. № 6. – С. 32–42.
2. Гладовский Г. К., Мерзликин А. П., Загурский Ю. А., Давыдов Е. Ю., Калинкин М. А. а К.Т.Н., Паринов И. А., Рябин И. В. Энергоэффективная подстанция //Энергия единой сети №4 2021 г.
3. Рябин Т.В., Паринов И.А. Пилотные проекты как этап создания энергоэффективных подстанций ПАО «ФСК ЕЭС»//Энергия единой сети. 2015. № 3.  – С. 16–27.