Технические науки/ 5.Энергетика

Аспирант Герасименко Татьяна Сергеевна.

Казахский Государственный Агротехнический Университет им. С. Сейфуллина, Республика Казахстан, г. Астана

Экономическое обоснование эффективности установки симметрирующего устройства на трансформаторы со схемой соединения Y/Y-0.

Неравномерное распределение однофазных электроприёмников по фазам и случайный характер их работы приводит к тому, что сельские распределительные сети 0,38 кВ работают в несимметричном режиме. Несимметричная нагрузка фаз – одна из главных причин возрастания потерь электроэнергии в силовых трансформаторах. Несимметрия токов и напряжений ухудшает качество электроэнергии, приводит к снижению производительности как самих потребителей с резкой несимметрией нагрузки, так и потребителей питающихся от общих с ними шин подстанций, чем наносится значительный ущерб для народного хозяйства.

Для устранения указанных недостатков на кафедре эксплуатации электрооборудования разработано симметрирующее устройство (СУ), которое встраивается в трансформатор со схемой соединения обмоток Y/Y-0.

Симметрирующее устройство представляет собой алюминиевый бак, устанавливаемый вместо стального бака трансформатора.

Описанное симметрирующее устройство уменьшает сопротивление нулевой последовательности трансформатора в 3 и более раза, тем самым, улучшая качество напряжения, а также значительно уменьшает потери холостого хода и потери от потоков нулевой последовательности в баке и остове трансформатора.

Для того, что определить экономическую эффективность от внедрения СУ на трансформаторы со схемой Y/Y-0 воспользуемся критерием минимума приведенных затрат.

З = И+Е_н∙К → min

где И - годовые эксплуатационные издержки;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, принимается для всех отраслей народного хозяйства равным 0,15 [1];

К – единовременные капиталовложения, определяемые в действующих ценах с учетом стоимости монтажа и строительной части.

Наиболее экономически выгодным будет вариант с наименьшим значением приведенных затрат.

Экономическая эффективность определяется разницей приведенных затрат.

Э=∆З=З₁-З₂=(И₁+Е_н∙К₁)-(И₂+Е_н∙К₂)=(И₁-И₂)-Е_н∙(К₂-К₁);

Э=∆И-Е_н∙∆К

где ∆И - величина издержек на которую они сократятся после внедрения СУ;

∆И=И_тр-И_су

∆К-стоимость СУ с учетом его установки, тенге.

И_тр- годовые эксплуатационные издержки для трансформатора, работающего без СУ, тенге;

И_су- годовые эксплуатационные издержки для трансформатора, работающего с СУ, тенге.

Годовые эксплуатационные издержки определяются по формуле

И=И_а+И_пот

где И_а – издержки на амортизацию оборудования;

И_а=р_а∙∆К

р_а- нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов, для силовых трансформаторов р_а=4,4% от балансовой стоимости [2].

И_пот – издержки на покрытие потерь в трансформаторе, тенге

И_пот =β∙∆W

β-стоимость одного кВт∙ч потерь электроэнергии, тенге

∆W – суммарные потери электроэнергии в трансформаторе, кВт∙ч.

Суммарные потери электрической энергии в силовом трансформаторе

∆W =∆W_хх+∆W_нагр+∆W_пнп

где ∆W_хх- потери холостого хода, кВт∙ч;

∆W_нагр- потери короткого замыкания или нагрузочные потери, кВт∙ч;

∆W_пнп – потери от потоков нулевой последовательности, кВт∙ч.

Потери холостого хода определяются по формуле

∆W_хх = ∆Р_хх∙Т∙10^-3 – для трансформатора без СУ

∆W_хх = n_xx∙∆Р_хх∙Т∙10^-3 – для трансформатора с СУ

где n_xx-коэффициент, учитывающий уменьшение потерь холостого хода при использовании СУ, n_xx=0,88

∆Р_хх- потери холостого хода в трансформаторе, Вт;

Т- число часов работы трансформатора, ч.

Нагрузочные потери определяются из выражения

∆W_нагр= ∆Р_кз∙∙τ∙10^-3

где ∆Р_кз – потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

τ- число часов максимальной нагрузки, принимаем τ=2000 часов;

S_ср- средняя мощность потребителя, кВ∙А.

С учетом того, что трансформаторы в энергосистеме работают с некоторой недогрузкой - в области максимального значения КПД, который достигается при нагрузке 0,5÷0,8 от номинальной, значит S_ср=0,75∙S_ном

Потери от потоков нулевой последовательности трансформатора без СУ, определяются по формуле

∆W_пнп=3∙I_o² ∙r_oтр∙T_нм∙10^-3

где I_o-ток нулевой последовательности, А;

r_oтр –активное сопротивление нулевой последовательности трансформатора, Ом;

T_нм- число часов работы трансформатора в несимметричном режиме, ч.

Потери от потоков нулевой последовательности трансформатора с СУ определяются по формуле

∆W_пнп=3∙I_o² ∙r_oc∙T_нм∙10^-3

где r_oc –активное сопротивление нулевой последовательности трансформатора с СУ; r_oc=

Проведенные нами исследования замеров коэффициентов несимметрии у трансформаторов 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/Y-0 в коммунально-бытовом секторе, позволили вычислить вероятность того, что коэффициент несимметрии превысит своё допустимое значение во время суток равную 0,54%, то есть 24∙0,54=12,96 часов. Отсюда следует, что ток в нулевом проводе в течение 13 часов в сутки составляет (0,25÷0,5)∙I_ном. Значит

∆W_пнп=3∙∙r_oc∙13∙365∙10^-3

Расчет экономического эффекта от внедрения СУ для трансформаторов различных мощностей представлен в таблице 1.

Таблица 1. Годовой экономический эффект от внедрения СУ

Sн, кВ∙А	Итр, тенге	Ису, тенге	∆И, тенге	∆К, тенге	Э, тенге
40	33590	16853	16737	32822	11814
63	41755,1	23121,6	18633,5	37210	13052
100	53235,6	32561,6	20674	44410	14013
160	71549,2	47052,5	24496,7	52848	16570
250	97394,8	67114,4	30280,4	59710	21324
400	129632,13	92058,4	37573,7	68485	27301
630	171481,6	126710,5	44771,1	96160	30347

Литература:

1. Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учеб. Для вузов/В.С. Самсонов, М.А. Вяткин.-2-е изд.-М.: Высш. шк., 2003.-416 с.

2. Постановление от 22 октября 1990 г №1072 о единых нормах амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства