XIV Konferencja Naukowo-Techniczna Rynek energii elektrycznej REE 08 Elżbieta Niewiedział Ryszard Niewiedział OSZCZĘDNO DNOŚCI W STRATACH ENERGII TRANSFORMATORÓW W ROZDZIELCZYCH SN/nn
PODSTAWOWY PROBLEM ENERGETYKI EUROPEJSKIEJ uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej czyli wysokiej efektywności wykorzystania energii ZMNIEJSZENIE ZUŻYCIA ENERGII ZMNIEJSZENIE PRODUKCJI ENERGII ZMNIEJSZENIE EMISJI CO 2
Transformatory rozdzielcze SN/nn Liczba transformatorów Rok Transformatory ogółem SN/nn Udział TR [%] 2001 228 210 225 331 98,7 2003 230 396 227 520 98,7 2006 242 987 240 020 98,8
Transformatory rozdzielcze SN/nn Moc transformatorów Rok Transformatory ogółem SN/nn Udział TR [%] Śr. moc [kva] 2001 120 120 38 354 31,9 170,2 2003 122 716 38 968 31,7 171,3 2006 128 554 41 593 32,4 173,3
Transformatory rozdzielcze SN/nn Średnie roczne przyrosty liczby i mocy transformatorów Średnioroczny przyrost w % Okres 1996-2001 2001-2006 - 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
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
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)%
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
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 = 33 800 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
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
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
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
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
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,
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
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?
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.
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.
DZIĘKUJ KUJĘ BARDZO ZA UWAGĘ
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 100 17,5 2,6 164,0 160 14,7 2,3 133,1 250 13,0 2,1 102,4 400 11,5 1,9 113,0 630 10,3 1,6 103,2
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 3,20 100 90 126 166 0,90 0,80 0,65 0,56 6,25 8,08 6,25 4,45 100 90 119 155
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.