Інноваційний прорив на ринку силових трансформаторів

9 жовтня 2018 р о 10:32, 575

У цій статті розглянуто ситуацію в Росії на ринку силових трансформаторів в ракурсі інноваційного енергоефективного обладнання. Аргументовано і логічно показано наступ етапу широкого впровадження нових підходів в покупці і в виробництві силового трансформаторного устаткування. Наведено класифікація і конкретні характеристики інноваційних енергоефективних трансформаторів, що виготовляються новим гравцем на трансформаторному ринку - ЕТК «Золотий Трикутник».

Інноваційні енергоефективні трансформатори,
виготовляються новим гравцем на трансформаторному ринку - ЕТК «Золотий Трикутник»

Для впровадження інноваційної продукції в будь-якій галузі промисловості, в побутовій сфері повинні дозріти, висловлюючись математичною мовою, необхідні і достатні умови. Під необхідними умовами слід розуміти наявність потреби у покупців в новій, інноваційній продукції. Достатні умови - це можливість продавців / постачальників / виробників задовольнити цю потребу.

Аналіз інноваційного прориву має передувати дискурсом про сьогоднішній стан російського ринку силових трансформаторів. Детально питання висвітлено в [1, 2]. Коротко цей стан характеризується кількома словами: вкрай консервативний в плані інноваційної трансформаторної продукції.

І консерватизм притаманний обом суб'єктам ринку: як замовникам / покупцям, так і постачальникам / виробникам. Замовники своїми вимогами, по суті, виключають можливість пропозиції інноваційної продукції. Виробники ж лише створюють видимість інноваційності, видаючи за інновації модернізоване обладнання. Хоча визначення інновації формулюється так: «запроваджене нововведення, що забезпечує якісне зростання ефективності процесів або продукції, затребуване ринком».

Консерватизм покупця проявляється в абсолютно мінімізаційні парадигмі закупівель. Більшість покупців при покупці трансформаторного обладнання керуються лише двома критеріями: мінімальна ціна і мінімальні терміни поставки.

Але ж очевидно. Що високоякісна модель буде явно дорожче свого менш якісного аналога. Так, трансформатор, що був у вжитку або відновлений, може бути на 50% дешевше нового. Але за ціною і якість! Совісні постачальники гарантійний термін на «беушні» трансформатори навіть більше року не встановлюють! Організатори ж тендерів часто встановлюють вже початкову / максимальну ціну контракту, орієнтуючись саме на вартість «бевушній» продукції. Аналогічна ситуація з вимогами щодо термінів поставки. Горь-ко-іронічно постачальники / учасники тендера часто позначають терміни поставки терміном «вчора». Адже і не можуть не знати шановні замовники, що через складнощі з обіговими коштами матеріали і комплектуючі завод-виробник повинен буде замовити у своїх постачальників (тут мова не йде про постачання зі складу). Нереальні, занадто стислі терміни поставки тягнуть за собою вимушені порушення технологічної дисципліни під час виробництва і як наслідок, більш низька якість продукції, що поставляється. Інноваційна продукція вимагає професійного формування ціново-строкових параметрів тендерів.

Консерватизм виробника виражається в тому, що в силу фінансових та інших причин заводи лише імітують інноваційну діяльність. Якщо проаналізувати асортиментні лінійки основних заводів за останні роки, то не з'явилося жодного справді інноваційного зразка силових трансформаторів.

Але прорив на те він і прорив. Накопичився вже величезний потенціал, який забезпечить подолання консерватизму, що сковує російський ринок силових трансформаторів, і широке використання реально інноваційних силових трансформаторів. Необхідні умови впровадження інноваційних енергоефективних трансформаторів створені як за кордоном, так і в нашій країні.

В Європі впровадження і широке поширення інноваційної енергоефективної трансформаторної продукції визначається двома основними нормативними актами, які регламентують втрати енергії при використанні трансформаторів. Це Європейський Стандарт EN 50464-1, який замінив собою узгоджений документ HD428 для трансформаторів з масляним охолодженням, і діючий узгоджений документ HD538 для трансформаторів сухого типу. Незважаючи на те, що обов'язкових стандартів в Європі не існує, є порядок організації закупівель (внутрішні стандарти підприємств електропостачання), який ретельно дотримується в Бельгії, Нідерландах, Люксембурзі, Австрії, Швейцарії та в усіх країнах Скандинавії. У цих країнах більшість електророзподільних компаній, купують трансформатори, відповідні стандартам HD 428 і 50464. Поєднання втрат сфокусовано на низьких втратах при холостому ході трансформаторів при малих номінальних потужностях і низьких втратах під навантаженням при високих номінальних потужностях. За межами Європи стандарти ефективності виражаються в перерахунку на електричний ККД під певним навантаженням або в перерахунку на максимальні значення втрат під навантаженням і в режимі холостого ходу. В Австралії «перерахували» американські норми ККД при частоті 60 Гц стандарту NEMA TP-1, до 50 Гц, а так-же лінійно інтерполювати ККД для потужностей, що відрізняються від тих, які використовуються в США. У Китаї вимоги стандартів до енергоефективності трансформаторів оновлюються з 1999 року. За майже 20 років відбулося послідовне посилення норм від серії трансформаторів S7, потім S9, до дозволеної сьогодні серії S11, яка встановлює допустимий рівень втрат під навантаженням і в режимі холостого ходу трохи нижче європейського рівня. Наступний крок - це заміна стандарту серії S11 на більш жорсткий стандарт серії S13 і вище, де норми втрат стануть ще нижче.

У Росії також робляться послідовні реальні кроки по впровадженню інноваційного енергоефективного трансформаторного обладнання. За 8,5 років, що минули з прийняття Федерального закону № 261-ФЗ «Про енергозбереження і підвищення енергетичної ефективності ...», який поклав початок новітньої державної політики енергоефективності, відбулися значні зміни. Можна стверджувати, що енергозбереження відбулося як тренд діяльності не тільки окремих промислових підприємств Росії, але цілих галузей. Почав складатися ринок енергоефективного обладнання. З'явилися професійні гравці, яким вигідно вкладати кошти і зусилля в бізнес, пов'язаний з енергозбереженням.

А в квітні 2017 року прийнято галузевий стандарт організації ПАТ «Россеті» СТО 34.01-3.2-011-2017 «Трансформатори силові розподільні 6-10 кВ потужністю 63-2500 кВА« Вимоги до рівня втрат холостого ходу і короткого замикання ». У цьому документі практично реалізовані пропозиції, висловлені автором 8 років тому в статті [3]. Дослівно тоді автор писав: «Що необхідно зробити для успішного просування в Росії енергоефективних трансформаторів? 1) Скорегувати нормативні документи з силових трансформаторів. Принаймні в два документа необхідно внести радикальні зміни. ГОСТ Р 52719-2007 необхідно поширити на всі вироби, що випускаються, а не тільки на розроблені після 2008 року. ГОСТ 11920-85 потрібно переробити з тим, щоб посилити вимоги щодо втрат х.х. і к.з., - ці втрати повинні бути рівними аналогічним в нормативних документах ЄС. 2) Централізовано забезпечити всіх потенційних споживачів трансформаторній продукції методикою розрахунку капіталізації втрат; в цьому випадку кожен покупець буде сам вирішувати для себе: чи заощадити зараз і розплачуватися за неякісне обладнання багато років експлуатації, або витратити зараз велику суму, але забезпечити собі економію протягом всього терміну експлуатації. 3) Негайно ввести в паспорти на трансформатори розділ, в якому буде вказано конкретний клас енергоефективності, підтверджений відповідними протоколами приймально-здавальних випробувань ».

В Відповідно до галузевого стандарту СТО 34.01-3.2-011-2017 «Трансформатори силові розподільні 6-10 кВ потужністю 63-2500 кВА« Вимоги до рівня втрат холостого ходу і короткого замикання »встановлюються 4 категорії рівня максимальних втрат у силовому трансформаторі 6-10 кВ (холостого ходу - індексом «Х», і короткого замикання - з індексом «К»): 1, 2, 3 і 4.

Встановлено 4 класу енергоефективності:

1. «Стандартний» (випускаються трансформатори);
2. «Енергоефективний» (вдосконалена технологія);
3. «Високий енергоефективний» (передова технологія);
4. «Інноваційний» (інноваційна технологія);

У Правилах приймання і випробувань при введенні в експлуатацію ДЗО ПАТ «Россеті» нових силових трансформаторів потужністю від 63 до 2500 кВА класів напруги 6-10 кВ, крім випробувань, передбачених РД 34.45-51.300-97 «Обсяги і норми випробувань електроустаткування», рекомендовано включати до складу випробувань вимірювання втрат холостого ходу для силових трансформаторів 6-10 кВ потужністю до 1000 кВА і вимірювання втрат короткого замикання для силових трансформаторів 6-10 кВ потужністю від 63 до 2500 кВА (з метою контролю відповідності фактичних значень втрат хол стого ходу і втрат короткого замикання необхідному класу енергоефективності).

Таким чином, з квітня минулого року в РФ найбільший покупець розподільних трансформаторів дав сигнал усім виробникам і постачальникам про початок нової фази на російському ринку силових трансформаторів - фази інноваційного енергоефективного обладнання. А 19 квітня 2018 року підписано Розпорядження Уряду РФ від 19.04.2018 №703-р «Про затвердження комплексного плану заходів щодо підвищення енергетичної ефективності економіки РФ». Цей документ забезпечить реалізацію заходів щодо впровадження в усі галузі економіки Росії, зокрема, і інноваційних енергоефективних силових трансформаторів.

Таким чином, необхідні умови для широкого розповсюдження інноваційного енергоефективного трансформаторного обладнання в Росії сформувалися.

Достатні умови впровадження інноваційних енергоефективних трансформаторів - це поява нових виробників, які серійно, а не окремими зразками, виробляють інноваційні енергоефективні трансформатори (в повній відповідності з СТО 34.01-3.2-011-2017 «Трансформатори силові розподільні 6-10 кВ потужністю 63-2500 кВА «Вимоги до рівня втрат холостого ходу і короткого замикання»).

Таким підприємством є компанія-виробник розподільних трансформаторів ЕТК «Золотий Трикутник». Це новий гравець на трансформаторному ринку. І вона пропонує сьогодні не просто окрему позицію, а спектр лінійок інноваційних енергоефективних розподільних трансформаторів. Далі наведено порівняльний аналіз енергоефективності серійно випускаються інноваційних трансформаторів ЕТК «Золотий Трикутник» з серійною продукцією традиційних постачальників.

Розподільні трансформатори потужністю 25-2500 кВА напругою 6-10 кВ є найбільш масової лінійкою вироблених і експлуатованих трансформаторів в нашій країні і за кордоном. За даними роботи [4] загальна кількість розподільних трансформаторів в Росії становить більш ніж 3 млн шт. Щорічне споживання електроенергії в Росії знаходиться на рівні 1000 млрд кВт * годин. При цьому загальні втрати електроенергії в розподільних трансформаторах оцінюються в 75 млрд кВт · год. При тарифі на компенсацію втрат близько 2 руб. / КВт * год вартість втрат в рік складе 150 млрд рублів.

При передачі енергії з первинної обмотки у вторинну виникають електричні втрати потужності. Втрати в трансформаторі можна розділити на втрати холостого ходу Ро - це втрати, які присутні в трансформаторі, підключеному до мережі, завжди незалежно від завантаження, і втрати короткого замикання Рk - це втрати, що залежать від завантаження трансформатора. У загальних втратах електроенергії Рk і Ро беруть участь однаково. За європейським стандартом EN 50464-1: 2007 виділяються класи енергоспоживання трансформаторів, представлені в Таблиці 1.

Таблиця 1. Класи енергоспоживання трансформаторів по європейській класифікації

В даний час в Росії і країнах СНД серійно випускаються трансформатори з класом втрат D і енергозберігаючі трансформатори класом втрат С. Трансформатори, що знаходяться в експлуатації у мережевих компаній і кінцевих споживачів, відповідають тільки класу втрат Е. Розглянемо характеристики та переваги інноваційного енергоефективного трансформатора ЕТК «Золотий трикутник », що відповідають рівню втрат класу енергоефективності вище європейського класу А, на рівні А / 1,5 ... А / 2 (рис. 1).

Мал. 1. Зовнішній вигляд інноваційного енергоефективного трансформатора ЕТК «Золотий Трикутник» класу А / 1,5 ... А / 2

Зменшення втрат Ро пов'язано зі зміною конструкції і матеріалу муздрамтеатру. Найбільш перспективний шлях зниження витрат на виробництво і експлуатацію силових розподільних трансформаторів - це застосування муздрамтеатру з аморфних (нанокристалічних) сплавів.

Другий спосіб зменшення Ро - зміна конструкції муздрамтеатру. Ще один інноваційний варіант конструкції наведено на рис. 2.

Мал. 2. Інноваційний муздрамтеатр

Інноваційний просторове розташування обмоток на магнітопроводі не в одній площині, а по осях трикутної призми, забезпечує скорочення маси муздрамтеатру на 25% в порівнянні з традиційним розташуванням осей обмоток в одній площині. Це, в свою чергу, призводить до скорочення маси трансформатора. Важливим наслідком просторового розташування стрижнів і обмоток муздрамтеатру є більш висока перевантажувальна здатність трансформатора, внаслідок утворення вентиляційного каналу між обмотками. Вита конструкція муздрамтеатру виключає спотворення магнітного потоку, дозволяє знизити втрати холостого ходу на 25-35% в порівнянні з традиційною конструкцією муздрамтеатру. Крім того, рівень шуму при роботі трансформатора з інноваційним об'ємним магнитопроводом вдалося зменшити до 41 децибели. І, нарешті, трансформатор з об'ємним крученим магнитопроводом має менший обсяг за рахунок скорочення одного з лінійних розмірів.

Зовнішній вигляд сухого і масляного інноваційних трансформаторів наведено на рис. 3.

Мал. 3. Інноваційні трансформатори ЕТК «Золотий Трикутник».
Випускаються з об'ємним магнитопроводом і просторовим розташуванням стрижнів і обмоток

Зменшення потужності втрат короткого замикання Рк (втрати в обмотках) - це інновації в конструкції обмоток силового трансформатора. В першу чергу потрібно використовувати фольгових обмотку. Фольгова обмотка - фольгові обмотки виконуються з широкого мідного або алюмінієвого листа товщиною від десятих часток міліметра до декількох міліметрів. Це дозволить збільшити перетин і зменшити габарити обмотки НН, що в свою чергу дозволить зменшити довжину проводу ВН. Крім того, обмотки з фольги мають певні переваги: ​​поліпшується охолодження обмотки завдяки більш рівномірному розподілу температури по всьому перетину котушки; зменшуються осьові зусилля при К.З., так як забезпечується збалансованість МДС обмоток по висоті.

Порівняємо ККД різних трансформаторів однієї потужності, наприклад, 250 кВА. Порівняння будемо проводити для різних коефіцієнтів завантаження. Результати порівняння представлені на рис. 4.

Мал. 4. Порівняння ККД трансформаторів

З рис. 4 добре видно, що максимум ККД досягається при завантаженні 30-40%. Перевага інноваційного енергоефективного трансформатора над серійними по ККД становить близько 1%, це дуже серйозна різниця. Характеристика інноваційного енергоефективного трансформатора більш лінійна. Це означає, що інноваційний енергоефективний трансформатор має низькими втратами і при мінімальному завантаженні, і при перевантаженні. Володіючи, тим самим, перевагою в порівнянні з аналогами.

Автори СТО 34.01-3.2-011-2017 «Трансформатори СИЛОВІ розподільні 6-10 кВ потужністю 63-2500 кВА« Вимоги до уровня Втрата холостого ходу и короткого замикання »записали в документі Наступний пункт:« 6.2.3. У зв'язку з тим, що серія трансформаторів з класом енергоефективності Х3К3 Х4К3 в даний час не розроблена, і потрібен час на підготовку виробників до випуску даних трансформаторів, вимоги до втрат в трансформаторах за рівнем Х4К3 вступають в силу через 3 роки з дати затвердження цього Стандарту » .

Інноваційна енергоефективна трансформаторна продукція ЕТК «Золотий Трикутник», яку поставляють на російський ринок з 2018 року, свідчить про те, що п. 6.2.3 найважливішого документа СТО 34.01-3.2-011-2017 «Трансформатори силові розподільні 6-10 кВ потужністю 63-2500 кВА «Вимоги до рівня втрат холостого ходу і короткого замикання» можна сміливо оголосити таким, що втратив силу.

1. Савинці Ю.М. Експертний аналіз ринку силових трансформаторів Росії. Частина I. I-III габарит .- [Б.М.]: Видавничі рішення, 2016. - 88 с.
2. Савинці Ю.М. Експертний аналіз ринку силових трансформаторів Росії. Частина I. IV-VIII габарит .- [Б.М.]: Видавничі рішення, 2016. - 104 с.
3. Савинці Ю.М., Карамутдінов Р.Н., Боков В.О. Енергоефективні розподільні трансформа-тори: проблеми і надії // ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ: ЕКСПЛУАТАЦІЯ І РЕМОНТ. 2010. № 7. С. 11-19.
4. Електроенергетика. Транспорт, надійність і облік: збірник статей / Алт. держ. техн. ун-т ім. І. І. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2012. - 113 с.

Джерело: Ю.М. Савинці, к.т.н., радник генерального директора ТОВ «ЕТК« Золотий Трикутник »