Исследование загрузки силовых трансформаторов в системах сельского электроснабжения

Целью настоящего исследования является изучение влияния загрузки силовых трансформаторов (СТ) при их непрерывном использовании, на их энергоэффективность на реальном примере действующих сельских электрических сетей. Отмечается, что подавляющее большинство СТ в сельских районах имеет очень низкий коэффициент загрузки, что приводит к увеличению удельных потерь электрической энергии при ее передаче различным потребителям. Предполагается оптимизировать существующие синхронизированные системы электроснабжения сельских территорий путем создания новых проектов электроснабжения таким образом, чтобы интегрировать существующие источники питания и обеспечить наиболее эффективную загрузку силовых трансформаторов для последующего перевода этих систем в изолированные, получающие питание от средств распределенной генерации. В качестве примера используются данные электросетевой компании по загрузке силовых трансформаторов одного из районов Иркутской области. Рассматриваются вопросы, связанные с определением потерь электрической энергии в сельских СТ при различных численных значениях их коэффициентов загрузки. Разработан вычислительный аппарат с применением современных средств программирования в системе MATLAB, с помощью которого произведен расчет и построены графики зависимости потерь электроэнергии в трансформаторах различной мощности от фактического и рекомендуемого коэффициентов загрузки, а также зависимости удельных потерь при транзите 1 кВА мощности через силовой трансформатор при фактическом, рекомендуемом и оптимальном коэффициентах загрузки. Произведен анализ удельных потерь электрической энергии при фактическом, рекомендуемом и оптимальном коэффициентах загрузки СТ. На основании анализа предложены интервалы оптимальных коэффициентов загрузки для различной номинальной мощности СТ сельских распределительных электрических сетей. Отмечается, что для увеличения энергоэффективности СТ необходимо снижение потерь холостого хода за счет повышения их загрузки, что может быть достигнуто сокращением числа трансформаторов с одновременным изменением конфигурации распределительных сетей 0,38 кВ.

сельские электрические сети, энергоэффективность силовых трансформаторов, коэффициент загрузки, удельные потери электроэнергии

1. Power Transformers – Introduction to measurement of losses. Document published: August 2016 Lead author of this document: Angelo Baggini (ECD) Project coordinator: WIP. Horizon 2020 programme Project acronym: INTAS Project full name: Industrial and tertiary product Testing and Application of Standard / (https://www.intas testing.eu/storage/app/media/INTAS_transformers_descr.pdf).

2. Наумов И. В., Гантулга Д., Шевченко М. В. Исследование режимов работы электрических сетей низкой наблюдаемости Монголии / Вестник ИрГСХА 2016; 73: 140–147.

3. Vinogradov A. V., Vinogradova A. V., Bolshev V. E., Ward M. O., Makhiyanova N. V., Dolomaniuk L. V. Justification for creating a mobile complex to assess electric energy loss in power transformers during the operation process / E3S Web of Conferences 124, 02009 (2019) https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912402009

4. Zeynep Kaya, Nazım İmal. On power transformers energy efficiency based load transfer analysis / International Journal of Energy Applications and Technologies, December 2018 // doi: 10.31593/ijeat.442589.

5. Khomenko I. V., Berezka S. K., Poliakov I. V. Analysis of optimum operating modes of power transformers under operating conditions / Electrical Engineering and Electromechanics. 2016. no 6 pp. 70 – 73 // doi:10.20998-2074-272X.2016.6.12.

6. Baidak Yu., Matukhno V., Chaikovskiy V. Energe efficient transformers with various load graphics for the consumers of electric power/ Refrigeration Engineering and Technology 52(2), June 2016 // doi: 10.21691/ret.v52i2.59

7. Трансформаторы силовые распределительные 6 – 10 кВ мощностью 63 – 2500 кВА. Требования к уровню потерь холостого хода и короткого замыкания / Акционерное общество «Российские сети». СТО 34.01-3.2-011-2017 (дата введения 12.04.2017 г.).

8. Alyunov A. N., Vyatkina O. S., Akhmetova I. G., Pentiuc R. D., Sakipov K. E. Issues on optimization of operating modes of power transformers / E3S Web of Conferences 124, 02015 (2019).

9. By Edvard. Losses in the power transmission system and short, medium and long line model analysis/ Home / Technical Articles / Transformers / Transmission and Distribution / https://electricalengineering-portal.com/losses-power-transmission-system, February, 21st 2018.

10. Грачева Е. И., Наумов О. В., Федотов Е. А. Влияние нагрузочной способности силовых трансформаторов на их эксплуатационные характеристики / Казанский государственный энергетический университет, г. Казань // Проблемы энергетики 2017; 19 (7 – 8): 71 – 77.

11. Ивакин В. Н., Ковалев В. Д., Магницкий А. А. Нормирование энергоэффективности распределительных трансформаторов // Энергия единой сети 2017; 5 (34): 20 – 31.

12. Котов Г. Н. Потери в силовом трансформаторе и как их уменьшить [Текст] / Г. Котов // Радиоаматор 2016; 2: 14 – 17.