Трансформаторное оборудование

Энергетическое обследование трансформаторного оборудования направлено на оценку потерь электроэнергии с учётом фактической загрузки трансформаторов, изменения нагрузки во времени и принятой схемы электроснабжения. Основная задача — определить соотношение постоянных и нагрузочных потерь, проверить влияние числа работающих трансформаторов и установить, насколько возможное изменение схемы включения совместимо с требованиями резервирования и надёжности питания.

Низкая загрузка трансформатора сама по себе не свидетельствует о неисправности или неоправданном расходе электроэнергии. Оборудование может находиться под напряжением для обеспечения необходимого резервирования. Поэтому энергетическую оценку выполняют по графикам нагрузки, паспортным потерям холостого хода и короткого замыкания, схеме параллельной работы, температурным и эксплуатационным данным.

Постоянные и нагрузочные потери трансформаторов

При оценке трансформаторного оборудования разграничивают две составляющие потерь. Потери холостого хода возникают при нахождении трансформатора под напряжением и в рассматриваемой модели относятся к постоянной составляющей. Нагрузочные потери зависят от передаваемой электрической нагрузки и изменяются вместе с режимом работы оборудования.

Для разделения этих составляющих используют паспортные потери холостого хода и короткого замыкания. Паспортные характеристики задают исходную основу расчёта, а графики фактической нагрузки позволяют определить, как изменяются потери в течение рассматриваемого периода.

Особое значение имеет соотношение постоянных и нагрузочных потерь при малой загрузке. Если трансформатор длительное время находится под напряжением и передаёт небольшую нагрузку, постоянная составляющая может иметь существенное значение в общем объёме потерь. Однако такая зависимость ещё не подтверждает возможность отключения оборудования: необходимо учитывать его место в схеме питания и функцию резервирования.

Анализ загрузки трансформаторов во времени

Графики нагрузки показывают, как изменяется использование трансформаторного оборудования в течение эксплуатационного периода. Они необходимы для оценки продолжительности режимов малой и повышенной загрузки, а также для сопоставления расчётных потерь с фактической работой трансформаторов.

При анализе специалист связывает изменение нагрузки с паспортными характеристиками оборудования. Это позволяет проверить, какая часть потерь сохраняется независимо от загрузки, а какая увеличивается вместе с передаваемой мощностью.

Отдельно рассматривают повышенные нагрузочные потери в периоды пикового потребления. Для проверки используют температурные и эксплуатационные данные. Если такие сведения отсутствуют, влияние пиковых режимов нельзя достоверно исключить из объяснения общих потерь.

При изменении эксплуатационного режима сравнение проводят по сопоставимым интервалам. Если графики нагрузки отсутствуют, количественный вывод о потерях в зависимости от фактической загрузки невозможен. В этом случае определяют предварительную оценку и необходимые дополнительные измерения.

Схема параллельной работы и количество включённых трансформаторов

Схема параллельной работы определяет распределение нагрузки между трансформаторами и количество оборудования, находящегося под напряжением. Поэтому оценивать энергетическую эффективность отдельных трансформаторов без рассмотрения общей схемы включения недостаточно.

При обследовании сравнивают варианты числа работающих трансформаторов с учётом фактических графиков нагрузки. Для каждого рассматриваемого варианта необходимо сопоставить изменение постоянных и нагрузочных потерь.

Уменьшение количества включённых трансформаторов может изменить соотношение этих составляющих. При этом нагрузка на оставшееся оборудование возрастает, а необходимость резервирования может ограничивать допустимость такого изменения.

Поэтому сравнение вариантов не сводится к выбору схемы с минимальными расчётными потерями. Решение должно учитывать надёжность электроснабжения, требуемое резервирование и действующую схему питания.

Различение причин повышенных потерь электроэнергии

При интерпретации результатов необходимо разграничить избыточные постоянные потери при малой нагрузке, необходимое резервирование и повышенные нагрузочные потери в пиковые периоды.

• Избыточные постоянные потери при малой нагрузке. Проверяются по графикам загрузки и паспортным потерям холостого хода. Для оценки учитывают продолжительность нахождения трансформаторов под напряжением и распределение нагрузки между ними.
• Необходимое резервирование. Устанавливается по схеме параллельной работы и эксплуатационным условиям. Наличие резервного трансформатора под напряжением может быть обосновано требованиями надёжности питания, даже если его текущая загрузка невелика.
• Повышенные нагрузочные потери в пике. Оцениваются по изменению загрузки с использованием паспортных характеристик, температурных и эксплуатационных данных.

Указанные обстоятельства могут присутствовать одновременно. Наличие постоянных потерь не исключает необходимости резервирования, а снижение постоянной составляющей при изменении схемы включения необходимо рассматривать вместе с изменением нагрузочных потерь.

Если результаты расчёта расходятся с эксплуатационными сведениями, сначала уточняют измерительные границы, качество температурных данных и фактическую схему работы трансформаторов. До устранения противоречий количественный вывод о преимуществах другого режима включения остаётся предварительным.

Исходные данные для энергетического обследования

Для проверки потерь трансформаторного оборудования используют следующие сведения:

• Графики нагрузки трансформаторов. Позволяют определить продолжительность режимов различной загрузки и выполнить оценку потерь во времени.
• Паспортные потери холостого хода и короткого замыкания. Служат исходной основой для разделения постоянной и нагрузочной составляющих потерь.
• Схема параллельной работы. Необходима для сопоставления вариантов числа включённых трансформаторов и проверки условий резервирования.
• Температурные и эксплуатационные данные. Используются для уточнения фактических режимов и оценки повышенных нагрузочных потерь.
• Схемы и техническая документация оборудования. Позволяют установить состав рассматриваемого трансформаторного звена и границы обследования.
• Архивы учёта, режимные журналы и доступные измерительные данные. Необходимы для подтверждения фактической загрузки и сопоставимости периодов работы.

Если исходные данные неполные, вывод ограничивают теми зависимостями, которые можно подтвердить. Паспортные характеристики не заменяют графиков фактической нагрузки, а один показатель загрузки не раскрывает изменение потерь в течение эксплуатационного периода.

Режимная оценка потерь трансформаторного звена

Результатом обследования является режимная оценка потерь трансформаторного звена. Она связывает постоянные и нагрузочные потери с фактическими графиками работы, количеством включённых трансформаторов и условиями резервирования.

По результатам оценки можно обосновать выбор схемы включения и определить необходимость дополнительной инструментальной проверки. При этом низкий коэффициент загрузки не означает, что трансформатор допускается отключить: окончательное решение должно учитывать резервирование, надёжность и схему электроснабжения.

Для рассмотрения общей структуры электрических потоков предусмотрено направление «Электроснабжение и учёт энергоресурсов». Комплексное обследование соответствующей инфраструктуры рассматривается в услуге «Энергоаудит инженерных систем». Вопросы происхождения электрических потерь дополнительно раскрываются в материале «Потери электроэнергии в сетях и трансформаторах: источники и оценка».