ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИЛОВЫХ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-138-150

УДК 620.9

ББК 39.462.28

М.Г. ПОПОВ, Д.Е. ПЕТРУШИН, О.А. ВАСИЛЬЕВА

Ключевые слова

силовое электрооборудование, автотрансформаторы, энергоэффективность, энергосбережение, система охлаждения

Аннотация

Вопросы внедрения эффективных мероприятий по снижению потерь при эксплуатации силового электрооборудования представляют особый практический интерес для электросетевых и промышленных предприятий. Известно, что в номинальных (и близких к ним) режимах силовые трансформаторы обладают достаточно высоким коэффициентом полезного действия (КПД). Однако из-за конструктивных особенностей автотрансформаторов их КПД в значительной мере зависит от распределения нагрузки между обмотками среднего и низкого напряжения. С учетом этой особенности целью настоящего исследования является расчетное обоснование новых способов повышения энергоэффективности силовых автотрансформаторов 330 кВ. Методология исследования заключается в получении расчетных характеристик потерь в силовых автотрансформаторах номинальной мощностью 125 МВА и оценке влияния на величину КПД загрузки их обмоток. В разделе результаты исследований выполнен их анализ и определено оптимальное соотношение нагрузок обмоток среднего и низшего напряжений. Также в работе исследован и в результате расчетов обоснован способ повышения энергоэффективности автотрансформаторов при оптимизации функционирования их системы охлаждения с целью снижения эксплуатационных потерь на электроприводы насосов и вентиляторов систем принудительного охлаждения. В выводах изложены наиболее значимые практические результаты по повышению энергоэффективности автотрансформаторов марки АТДЦТН-125000/220/110-У1, установленных на ПС 330 кВ Лоухи. Установлено, что при энергоэффективном распределении мощности между обмотками среднего и низшего напряжения снижение потерь может составить до 133 кВт. Оптимизация энергопотребления в системе принудительного охлаждения АТДЦТН-125000/220/110-У1 характеризуется снижением эксплуатационных потерь мощности около 48 кВт. Предложенные в работе методы и математические модели подготовлены для их апробации в полевых условиях опытной эксплуатации на ПС 330 кВ Лоухи.

Литература

1. Ананичева С.С., Шелюг С.Н. Электроэнергетические системы и сети. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. 296 с.
2. Безъязычный В.С., Костинский С.С., Троицкий А.И. Исследование режимов работы силовых двухобмоточных трансформаторов распределительных сетей методом условно постоянных коэффициентов в зависимости от их нагрузки // Кибернетика энергетических систем: сб. материалов ХLI Междунар. науч.-техн. конф. (15–17 октября 2019 г.). Новочеркасск: Изд-во ЮРГПУ (НПИ), 2020. С. 89–93.
3. Богданов С.Н., Бурцев С.И., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ // Справочник / под ред. С.Н. Богданова. 4-е изд., перераб. и доп. СПб.: СПбГАХПТ, 1999. 320 с.
4. Ванин В.К., Горячевский К.С., Забоин В.Н. Идентификация параметров силовых трансформаторов в адаптивных средствах их защиты и автоматики // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2018. № 2(79). С. 118–130.
5. Ермаков В.Ф. Блок-схема интеллектуальных микропроцессорных систем сбора данных для проведения энергоаудита в электрических сетях систем электроснабжения // Результаты исследований – 2017: материалы III Национальной конф. профессорско-преподавательского состава и научных работников (25–26 мая 2017 г.). Новочеркасск: Изд-во ЮРГПУ (НПИ), 2017. С. 56–58.
6. Засыпкин А.С. Повышение технического совершенства релейной защиты мощных трансформаторов энергосистем: дис. … д-ра техн. наук. Т. 2. Приложения. Новочеркасск, 1983. 223 с.
7. Засыпкин А.С. Сопротивления трансформаторов, регулируемых под нагрузкой // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2020. Т. 63, № 4. С. 63–69.
8. Ивакин В.Н., Ковалев В.Д., Магницкий А.А. Нормирование энергоэффективности распределительных трансформаторов // Энергия единой сети. 2017. № 5. С. 20–29.
9. Комплектующие и запчасти к силовым трансформаторам. ООО «Лидер-энерго» [Электронный ресурс]: сайт. URL: https://lider-energo.ru (дата обращения: 25.01.2023).
10. Меркурьев Г.В., Цирель Я.А. Расчеты режимов работы трансформаторов: учеб. пособие / Центр подготовки кадров энергетики. СПб., 2004. 38 с.
11. Могиленко А.В. Новые требования к трансформаторам // Энергетика и промышленность России. 2015. № 12(272). С. 37.
12. Осипов Д.С. Учет нагрева токоведущих частей в расчетах потерь мощности и электроэнергии при несинусоидальных режимах систем электроснабжения: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2005. 152 с.
13. Петрушин Д.Е., Савельев Р.К., Корякин Д.Д. Определение оптимального режима работы системы охлаждения силового автотрансформатора // Завалишинские чтения ’16. Молодежная секция. СПб.: Изд-во ГУАП, 2016. С. 121–125.
14. Петрушин Д.Е., Савченко Н.Н., Беляков Ю.С. Расчет потерь в силовом автотрансформаторе, определение оптимального режима работы // Материалы 66-й Всерос. (с междунар. участием) науч. конф. обучающихся и молодых ученых. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. С. 464–465.
15. Попов М.Г., Ванин В.К., Забоин В.Н., Гуревич Э.И. Идентификация параметров силового электрооборудования в адаптивных средствах защиты и противоаварийной автоматики // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61, № 6. С. 68–76.
16. Серебряков А.С., Осокин В.Л., Семенов Д.А., Жужин М.С. Техника высоких напряжений. Изоляция электрических установок высокого напряжения // под общ. ред. А.С. Серебрякова. Старый Оскол: ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2021. 448 с.

Сведения об авторах

Попов Максим Георгиевич – доктор технических наук, профессор Высшей школы высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург; профессор кафедры энергообеспечения предприятий и энергосбережения, Петрозаводский государственный университет, Россия, Петрозаводск (popovmg@eef.spbstu.ru; https://orcid.org/0000-0003-1621-9755).

Петрушин Денис Евгеньевич – главный специалист, Служба электрических режимов, Филиал АО «СО ЕЭС» Карельское РДУ; старший преподаватель кафедры энергообеспечения предприятий и энергосбережения, Петрозаводский государственный университет, Россия, Петрозаводск (petrushind@petrsu.ru; https://orcid.org/0000-0002-3272-8210).

Васильева Ольга Алексеевна – кандидат технических наук, доцент Высшей школы высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (vasilieva_oa@spbstu.ru).

Формат цитирования

Попов М.Г., Петрушин Д.Е., Васильева О.А. Повышение энергоэффективности силовых автотрансформаторов // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 2. – С. 138–150. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-138-150.

Загрузить полный текст статьи