Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»

Экономические показатели применения новых силовых трансформаторов в современных электрических сетях

А.Ю. Андреев

Л.М. Инаходова

И.А. Сенчев

А.А. Казанцев

E-mail: kazantzev@63.ru

Самара, Россия

Аннотация

При анализе экономической эффективности и возможности использования трансформаторов инновационной конструкции основными элементами являются методы экономического анализа и оптимизации. Для сравнительного анализа потерь трансформаторов проводилось математическое моделирование районной электрической сети с учётом применения традиционной и инновационной конструкций трансформаторов. В качестве инструмента моделирования применялось программное обеспечение MS Excel, RastrWin. произведены расчеты экономических показателей при замене существующих трансформаторов традиционной конструкции на инновационные аморфные трансформаторы. Смоделирована замена трансформаторов в районной электрической сети, рассчитаны потери аморфных трансформаторов по традиционным методикам.

Ключевые слова: трансформатор, энергосбережение, короткое замыкание, потери, энергоэффективность, аморфные магнитные материалы, высокотемпературные сверхпроводниковые материалы.

Abstract

Economic indicators of application new power transformers in modern electric grids.

Alexey Andreev, Lolita Inahodova, I.A. Senchev, Alexander Kazantzev

Samara State Technical University

Samara, Russian Federation

E-mail: kazantzev@63.ru

When analyzing the economic efficiency and the possibility of using transformers of innovative design, the main elements are the methods of economic analysis and optimization. For comparative analysis of losses of transformers, mathematical modeling of the regional electrical network was carried out, taking into account the use of traditional and innovative transformer designs. As a modeling tool used software MS Excel, RastrWin. calculations of economic indicators were made when replacing existing traditional transformers with innovative amorphous transformers. The replacement of transformers in a regional electrical network was simulated, losses of amorphous transformers were calculated by traditional methods.

Основная часть

С технико-экономической точки зрения применение АМТ в настоящее время является одним из наиболее перспективных путей снижения ПЭМЭ. Об этом убедительно говорит опыт их эксплуатации в США, Индии, Японии, Норвегии, Словакии и в других странах[3].

Какому трансформатору отдать предпочтение при проведении тендера? То есть, как оценить финансовые потери эксплуатирующей организации за время использования трансформатора? Выбрать тот, который имеет меньшую закупочную цену, но большие потери энергии, или трансформатор лучшего качества, с меньшими потерями, но стоящий дороже? Или же оставить в эксплуатации старый? Эти вопросы волнуют сетевые организации не первый десяток лет.

Сравнение стоимости эксплуатации.

Актуальный ответ можно получить, определив величину полной цены каждого из приобретаемых трансформаторов, которая состоит из их закупочной цены и цены потерь энергии за период дальнейшей эксплуатации трансформатора.

К примеру, разница в закупочной цене трансформаторов 10/0,4 кВ ТМ-400/10 производства ГК Электрощит (г. Самара) и АТМГ-400/10 производства ГК Трансформер (г. Подольск) в России в рублях составляет порядка 60000 руб., а разница цены потерь - не менее 700000 руб. Для точных расчетов был выбран трансформатор традиционного ТМ-400/10 и трансформатор с магнитопроводом из аморфного сплава АТМГ-400/10 такой же мощности, паспортные данные приведены в табл. 1.

Таблица 1. Паспортные данные сравниваемых трансформаторов

Результаты расчетов по представленному выше методу представлены в табл. 2.

Таблица 2. Сравнение стоимости эксплуатации традиционного и «аморфного» трансформатора

В данном случае разница цены потерь энергии в трансформаторах за 30 лет его эксплуатации составила:

Аt₁ - Аt₂ = 1026886,443 руб.,

что в 4 раза больше стоимости самого трансформатора с аморфным магнитопроводом.

Технические расчеты нагрузочных потерь показали, что их величина зависит от уровня загрузки трансформатора относительно номинальной. Для определения экономического эффекта при работе трансформаторов с разными коэффициентами загрузки были выполнены расчеты по эффективности и окупаемости эксплуатации традиционных и инновационных конструкций по годам с учетом инфляции также принятой равной 7%, результаты расчетов представлены графиками на рис. 1, рис. 2, рис. 3 и рис.4.

Рис. 1. Экономия при использовании «аморфного» трансформатора

При закупках новых типов трансформаторов дополнительными затратами на приобретение АМТ сетевыми компаниями будет считаться сумма равная разнице в цене ТСТ и АМТ. Стоимость ТСТ так или иначе будет заложена в программы строительства, модернизации и технического перевооружения электрических сетей, и эта разница в цене будет выглядеть как доплата к существующим расходам, номинально заложенным. Из этой диаграммы видно, что при дополнительных капитальных затратах сетевых компаний на сумму 58800, в течение жизненного цикла трансформатора общая экономия составит 974908,94 что почти в 4 раза больше стоимости самого АТМГ

Рис. 2. Годовая выгода от использования АМТ

Для оценки экономического эффекта от применения АМТ, была найдена стоимость потерь в течение эксплуатации. Для компьютерного эксперимента были взяты уже представленные трансформаторы ТМ-400/10 и АТМГ-400/10, с учетом их цен. Далее все экономические прогнозы также проводились относительно этих двух моделей трансформаторов. Для расчетов использовался тариф на потери для сетевых компаний, сформированный РЭК Самарской области на 2014г.: 1,25 для летнего периода и 1,75 для зимнего. В итоге был взят среднегодовой - 1,45. Далее производилась оценка объемов потерь электроэнергии за год для выбранных трансформаторов при работе с различными коэффициентами загрузки Кз_. На рис.2 представлен график годовой экономии в руб. от использования АМТ по сравнению с ТСТ. Здесь стоит обратить внимание на незначительную зависимость от значений Кз.

Рис. 3. Выгода от использования АМТ в течение жизненного цикла.

Затем была оценена экономия за весь жизненный цикл с учетом ежегодного пересмотра РЭК тарифов, рост тарифов был принят также за 7 %, что по сути, можно считать пренебрежением высокими темпами реального роста, в результате получились значения, представленные графиком на рис. 3. За жизненный цикл был принят срок службы трансформатора в течение 30 лет.

Рис. 4. Зависимость окупаемости от Кзагр.

С учетом полученных результатов, по расчетам экономического эффекта в течение эксплуатации АМТ, была найдена окупаемость нового типа трансформаторов. Она представлена графиком на рис. 4.

Как видно из рис. 2, 3 и 4 отличия в экономической эффективности при разных коэффициентах загрузки трансформатора невелики.

Также был выполнен расчет чистого дисконтированного дохода NPV для трансформатора АТМГ-400/10, ставка дисконтирования была принята равной 7 %, в качестве дохода рассматривалась годовая экономия от использования новой конструкции магнитопровода по сравнению с традиционной. Результаты представлены графиком на рис. 5, из которого видно, что окупаемость разницы в цене традиционного и инновационного трансформаторов за счет экономии на потерях наступает уже на шестом году эксплуатации, а полной стоимости - на пятнадцатом.

Рис. 5. Чистый дисконтированный доход.

Выводы

В сложившихся условиях очевидна необходимость осуществления мероприятий по исключению недостоверных данных о потерях мощности в паспортах трансформаторов и, особенно в тендерной документации. К таким мероприятиям следует отнести обязательную проверку (измерение при участии покупателя и продавца) аттестованной лабораторией названных выше параметров, а также последующие жесткие санкции к поставщику трансформаторов с реальными потерями энергии, превышающими значения, указанные в паспортных или тендерных документах.

Из результатов расчета делается конечный вывод относительно конкретной ситуации с заменой распределительных трансформаторов, на основании чего и составляется требуемый план-график. В среднем затраты на замену окупаются за 5-7 лет.

Список литературы

1. Гольдштейн В.Г., Инаходова Л.М., Казанцев А.А., Молочников Е.Н. Анализ эксплуатационных свойств трансформаторов с сердечниками из аморфных материалов и защита их с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений. - г. Самара: Вестник СамГТУ. Серия «Технические науки», 2013 г. - № 4. - с. 149-157.

2. Александров Н.В. Исследование влияния сверхпроводниковых трансформаторов на режимы электроэнергетических систем // Автореферат дис. канд. техн. наук. - г. Новосибирск: НГТУ, 2014. - 21 с.

3. Инаходова Л.М., Казанцев А.А. Сравнительный анализ технико-экономических показателей трансформаторов с различным исполнением сердечника // Актуальные научные вопросы современности. Материалы международной научно-практической конференции. - Липецк. - 2013. - С.19-21.

4. Назаров В.В. Распределительные трансформаторы 10 (0,6)/0,4 кВ. Ключевые вопросы выбора // Новости Электротехники. - 2013. - № 6. - с.46-48

Размещено на Allbest.ru