Анализ загрузки и распределения потерь электроэнергии в силовых трансформаторах напряжением 6‑10 кВ

Силовые трансформаторы 6‑10/0,4 кВ, питающие сельские электрические сети 0,4 кВ, работают с низкими значениями коэффициентов загрузки, что приводит к значительным потерям электроэнергии. Оптимизация загрузки силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ позволит повысить их энергоэффективность. С целью оценки загрузки и потерь электроэнергии в силовых трансформаторах с высшим напряжением 6‑10 кВ сельских электрических сетей в Орловском районе электрических сетей (РЭС) филиала ПАО «Россети Центр»-«Орёлэнерго» проведен анализ статистических данных диспетчерских журналов оперативно-технологической группы РЭС нагрузки силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ электрических сетей за 2016‑2022 гг. В результате установлено, что 880 силовых трансформаторов (74% от общего количества) работают с коэффициентом загрузки не более 20%. Среди силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ с номинальными мощностями 63, 100, 160 и 250 кВА коэффициент загрузки не более 20% имеют 72‑77%. Установлено, что в силовых трансформаторах 6‑10/0,4 кВ Орловского РЭС годовые потери электроэнергии холостого хода в 1,8‑2,9 раза превышают потери короткого замыкания. Выявлено, что доля потерь холостого хода для разных номинальных мощностей силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ составляет 65‑74% от общих годовых потерь электроэнергии. Оценка загрузки силовых трансформаторов позволила разработать ряд мероприятий по сокращению потерь электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ Орловского РЭС: отключение трансформаторов, имеющих сезонную нагрузку; замена недогруженных и перегруженных трансформаторов на трансформаторы необходимой мощности; перевооружение парка силовых трансформаторов 6‑10 кВ на современные силовые трансформаторы с энергоэффективностью класса Х2К2 и выше.

1. Мусаев Т.А., Хабибуллин М.Н., Шагеев С.Р., Федоров О.В. Разработка методики точной оценки фактической загрузки трансформаторов 6(10)-0,4 кВ с помощью данных от интеллектуальных систем учёта электрической энергии // Электроэнергия. Передача и распределение. 2022. № 4 (73). С. 22-27. EDN: MMBXUR.

2. Фурсанов М.И., Радкевич В.Н. Об оптимальных режимах работы силовых трансформаторов // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2008. № 2. С. 32-38. EDN: SGQIQZ.

3. Слатинова М.Н. Повышение энергоэффективности при распределении электроэнергии рациональной загрузкой трансформаторов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2010. № 1. С. 271-276. EDN: MVDZQH.

4. Alyunov A.N., Vyatkina O.S., Akhmetova I.G., Pentiuc R.D., Sakipov K.E. Issues on optimization of operating modes of power transformers. E3S Web of Conferences. 2019;124:02015. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912402015

5. Bajracharya G., Koltunowicz T., Negenborn R.R., Djairam D., De Shutter B., Smith J.J. Optimization of Transformer Loading Based on Hot-Spot Temperature Using a Predictive Health Model. Proceedings of the 2010 International Conference on Condition Monitoring and Diagnostics. Japan: Tokyo, 2010. Рp. 914-917.

6. Renedo C.J., Santisteban A., Ortiz F., Olmo C., Ortiz A. Evaluation of the Optimal Connection of Power Transformers in the Substations of a Hospital. Energies. 2018;11(2):419. https://doi.org/10.3390/en11020419

7. Tang Z., Li Zh., Wei J. Research on load optimization management and application of power transformers. Proceedings. SPIE12598, Eighth International Conference on Energy Materials and Electrical Engineering (ICEMEE2022). 2023;125982Z. https://doi.org/10.1117/12.2673040

8. Kaya Z., İmal N., Gökhasan O. On power transformers energy efficiency based load transfer analysis. International Journal of Energy Applications and Technologies. 2018;5(3):115-118. https://doi.org/10.31593/ijeat.442589

9. Хоменко И.В., Березка С.К., Поляков И.В. Анализ оптимальных режимов работы силовых трансформаторов в условиях эксплуатации // Електротехнiка i Електромеханiка. 2016. № 6. С. 70-73. EDN: XEQDUX.

10. Мироненко Ю.Е. Оценка эффективности загрузки силовых трансформаторов на примере центрального энергорайона Амурской области // Научные исследования. 2017. № 7 (18). С. 5-8. EDN: YUIAJN.

11. Трушников А.Л., Радкевич В.Н. Выбор рациональных режимов работы силовых трансформаторов по условию минимума потерь активной мощности // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. 2006. № 1 (24). С. 23-29. EDN: PYSMPP.

12. Наумов И.В., Карамов Д.А., Третьяков А.Н., Якупова М.А., Федоринова Э.С. Исследование загрузки силовых трансформаторов в системах сельского электроснабжения // Надежность и безопасность энергетики. 2020. Т. 13, № 4. С. 282-289. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2020-13-4-282-289

13. Лансберг А.А., Виноградов А.В., Виноградова А.В. Структура парка силовых трансформаторов с высшим напряжением 6-10 кВ на примере электросетевой организации филиала ПАО «Россети Центр»-«Орёлэнерго», обслуживающей сельские электрические сети // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 5. С. 34-45. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-5-34-45

14. Балабин А.А., Волчков Ю.Д. Повышение достоверности расчёта потерь электроэнергии в трансформаторах 10(6)/0,4 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. № 4. С. 22-23. EDN: KLTKMH.