DNOŚCI W STRATACH ENERGII TRANSFORMATORÓW W ROZDZIELCZYCH SN/nn

Transkrypt

1 XIV Konferencja Naukowo-Techniczna Rynek energii elektrycznej REE 08 Elżbieta Niewiedział Ryszard Niewiedział OSZCZĘDNO DNOŚCI W STRATACH ENERGII TRANSFORMATORÓW W ROZDZIELCZYCH SN/nn

2 PODSTAWOWY PROBLEM ENERGETYKI EUROPEJSKIEJ uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej czyli wysokiej efektywności wykorzystania energii ZMNIEJSZENIE ZUŻYCIA ENERGII ZMNIEJSZENIE PRODUKCJI ENERGII ZMNIEJSZENIE EMISJI CO 2

3 Transformatory rozdzielcze SN/nn Liczba transformatorów Rok Transformatory ogółem SN/nn Udział TR [%] , , ,8

4 Transformatory rozdzielcze SN/nn Moc transformatorów Rok Transformatory ogółem SN/nn Udział TR [%] Śr. moc [kva] ,9 170, ,7 171, ,4 173,3

5 Transformatory rozdzielcze SN/nn Średnie roczne przyrosty liczby i mocy transformatorów Średnioroczny przyrost w % Okres liczby transformatorów 1,30 1,26 - liczby transf. rozdzielczych 1,36 1,27 - mocy transformatorów 1,39 1,37 - mocy transf. rozdzielczych 2,11 1,63 - średniej mocy transf. 0,79 0,36

6 Transformatory rozdzielcze SN/nn Klasyfikacja zgodna z normą europejską Straty obciąż ążeniowe znamionowe 4 poziomy dla transformatorów w o górnym g napięciu =< 24 kv - D k C k B k A k 3 poziomy dla transformatorów w o górnym g napięciu = 36kV - C k36 B k36 A k36 Straty jałowe 5 poziomów w dla transformatorów w o górnym g napięciu =< 24 kv - E 0 D 0 C 0 B 0 A 0 3 poziomy dla transformatorów w o górnym g napięciu = 36kV - C 0_36 B 0_36 A 0_36

7 Transformatory rozdzielcze SN/nn Klasyfikacja zgodna z normą europejską Straty obciąż ążeniowe Symbol Poziom Symbol Straty jałowe Poziom E 0 + (23 26)% 26)% D k + (23 32)% 32)% D 0 BAZA C k BAZA C 0 (17 20)% B k (15 17)% 17)% B 0 (29 32)% A k (28 29)% 29)% A 0 (42 44)% 44)%

8 Zdyskontowany koszt transformacji C c CT A P0 B P k gdzie: C T P 0 P k A B - nakłady ady inwestycyjne na transformator [zł] - znamionowe straty jałowe transformatora - znamionowe straty obciąż ążeniowe transformatora - wskaźnik kosztowy strat energii wynikający ze strat jałowych transformatora - wskaźnik kosztowy strat energii wynikający ze strat obciąż ążeniowych transformatora

9 Oszczędno dności strat energii w transformatorach SN/nn Do zbadania kosztów oszczędności energii wytypowano: następujący transformator o poziomie strat D k -E 0, mocy znamionowej S n = 400 kva, koszcie inwestycyjnym C T = PLN znamionowych stratach mocy P 0 = 0,93 kw i P k = 4,6 kw. W obliczeniach przyjęto: β s = 0,4, 0,6 i 0,8, T s = 3150 h/a - w sieci miejskiej T s = 2400 h/a - w sieci miejskiej

10 Roczne straty energii w transformatorze dla s =0,4 i T s = 3150 h/a 1 D k -E 0 11 A k -D 0 2 C k -E 0 12 D k -A 0 3 D k -D 0 13 B k -C 0 4 B k -E 0 14 C k -B 0 5 C k -D 0 15 A k -C 0 6 D k -C 0 16 C k -A 0 7 A k -E 0 17 B k -B 0 8 B k -D 0 18 A k -B 0 9 D k -B 0 19 A k -B 0 10 C k -C 0 20 A k -A 0

11 Względne przyrosty nakład adów w na transformator i odpowiadające im oszczędno dności strat energii dla s =0,4 i T s = 3150 h/a 1 D k -E 0 11 A k -D 0 2 C k -E 0 12 D k -A 0 3 D k -D 0 13 B k -C 0 4 B k -E 0 14 C k -B 0 5 C k -D 0 15 A k -C 0 6 D k -C 0 16 C k -A 0 7 A k -E 0 17 B k -B 0 8 B k -D 0 18 A k -B 0 9 D k -B 0 19 A k -B 0 10 C k -C 0 20 A k -A 0

12 Roczne straty energii w transformatorze dla s =0,8 i T s = 3150 h/a 1 D k -E 0 11 A k -D 0 2 C k -E 12 D k -A 0 3 D k -D 0 13 B k -C 0 4 B k -E 0 14 C k -B 0 5 C k -D 0 15 A k -C 0 6 D k -C 0 16 C k -A 0 7 A k -E 0 17 B k -B 0 8 B k -D 0 18 A k -B 0 9 D k -B 0 19 A k -B 0 10 C k -C 0 20 A k -A 0

13 Względne przyrosty nakład adów w na transformator i odpowiadające im oszczędno dności strat energii dla s =0,8 i T s = 3150 h/a 1 D k -E 0 11 A k -D 0 2 C k -E 0 12 D k -A 0 3 D k -D 0 13 B k -C 0 4 B k -E 0 14 C k -B 0 5 C k -D 0 15 A k -C 0 6 D k -C 0 16 C k -A 0 7 A k -E 0 17 B k -B 0 8 B k -D 0 18 A k -B 0 9 D k -B 0 19 A k -B 0 10 C k -C 0 20 A k -A 0

14 Wnioski najwyższe względne oszczędności strat energii wymagają ok. dwukrotnie wyższych nakładów inwestycyjnych na transformatory; są one prawie niezależne od stopnia wykorzystania mocy znamionowej transformatorów zmniejszenie znamionowych strat obciążeniowych wymaga znacznie wyższych nakładów inwestycyjnych w stosunku do możliwych do uzyskania oszczędności energii,

15 Wnioski przy niskich wartościach stopnia wykorzystania transformatorów β s zastosowanie transformatorów o najniższych stratach jałowych ale najwyższych stratach obciążeniowych (A k -E 0 ) pozwala na uzyskanie względnych oszczędności na poziomie względnego przyrostu nakładów inwestycyjnych, względne oszczędności strat transformatorów wiejskich są na podobnym poziomie jak oszczędności w stratach transformatorów miejskich jedynie przy znacznie wyższym stopniu β s

16 PYTANIA DO AUTORÓW 1. Czy Autorzy widzą możliwość (i celowość) rozwinięcia metody w taki sposób, aby była przydatna przy optymalizacji (racjonalizacji) kosztów eksploatacyjnych sieci spółek dystrybucyjnych? 2. Czy na podstawie przeprowadzonej analizy relacji strat jałowych i obciążeniowych można proponować konkretne zmiany (zalecenia) konstrukcyjne?

17 ODPOWIEDZI NA PYTANIA Ad.1. Przedstawione analizy stanowić mogą podstawę opracowania programu wspomagającego wybór typu transformatora zapewniającego minimalizację całkowitych kosztów transformacji. Ograniczenia: - trudności w określeniu przewidywanych charakterystyk obciążenia; -ograniczona możliwość wyboru typu jednostki; producenci oferują najczęściej jednostki serii podstawowej C k D 0, a w ograniczonym zakresie inne jednostki o niższych stratach znamionowych.

18 ODPOWIEDZI NA PYTANIA Ad.2. Z zaprezentowanych wykresów wynika, że w rocznych stratach energii przeważającą rolę odgrywają straty jałowe, szczególnie przy niższych wartościach szczytowego stopnia wykorzystania mocy znamionowej transformatora β s. Stąd należy się spodziewać zainteresowania mimo wyższej ceny transformatorami o obniżonych stratach jałowych do poziomu A 0. Należy tutaj zwrócić uwagę na transformatory z rdzeniami ze stali amorficznej o znacznie niższych stratach jałowych.

19 DZIĘKUJ KUJĘ BARDZO ZA UWAGĘ

20 Transformatory rozdzielcze SN/nn Dane znamionowe S n P k /S n P 0 /S n C T /S n kva W/kVA W/kVA PLN/kVA ,5 2,6 164, ,7 2,3 133, ,0 2,1 102, ,5 1,9 113, ,3 1,6 103,2

21 Transformatory rozdzielcze SN/nn Dane znamionowe Moc znamionowa 400 kva 630 kva Dane wejściowe P 0 P k [kw] [kw] K n [%] P 0 P k [kw] [kw] K n [%] T Transformator TE TL TU 0,72 0,65 0,53 0,46 4,10 5,25 4,10 3, ,90 0,80 0,65 0,56 6,25 8,08 6,25 4,

22 Względne nakłady ady inwestycyjne na transformatory rozdzielcze SN/nn Seria E 0 D 0 C 0 B 0 C 0 A k 1,07 1,20 1,33 1,46 1,59 B k 0,98 1,10 1,22 1,34 1,46 C k 0,89 1,00 1,11 1,22 1,33 D k 0,80 0,90 1,05 1,10 1,20 UWAGA! Wartości podane czcionką pogrubioną uzyskane są od producentów transformatorów, natomiast pozostałe uzyskano na drodze symulacyjnej.