Скрити загуби на разпределителни трансформатори: потенциална „черна дупка за разходите за електроенергия“

В общите оперативни разходи на фабрики, индустриални паркове и инфраструктурни проекти разходите за електроенергия обикновено са третият-най-голям разход, на второ място след суровините и човешките ресурси. Въпреки че сме напълно ангажирани с оптимизирането на производствените линии и интензифицирането на енергоспестяването в управлението, пренебрегнахме ли скрит източник на разходи, който непрекъснато намалява печалбите-разпределителни трансформатори?

 

Те са не само сърцевината на електрозахранването, но и потенциална сляпа точка в контрола на разходите. Оптимизирането на тяхната енергийна ефективност означава получаване на осезаеми печалби.

 

 

Загубите на трансформатора са много повече от обикновена "консумация на енергия в режим на готовност"; те представляват систематичен проблем с енергийната ефективност, който пряко засяга финансовите резултати на предприятието.

 

1. Без -загуба на натоварване (загуба на желязо)

Загубата-без натоварване се отнася до фиксираната консумация на енергия, която възниква, когато трансформаторът е свързан към източник на захранване-дори ако вторичната му страна не носи товар-за поддържане на вътрешното магнитно поле (възбуждане).

 

Тази загуба се състои главно от загуба на хистерезис и загуба на вихрови токове:

• Загуба на хистерезис: Възниква от разсейване на енергия, причинено от триене между магнитни домейни вътре в желязното ядро, когато то многократно се магнетизира и демагнетизира в променливо магнитно поле.
• Загуба на вихров ток: Възниква, когато променливо магнитно поле индуцира кръгови токове (вихрови токове) в желязното ядро, което води до загуба на топлинна енергия.

 

Ключова характеристика на загубата-без натоварване е, че тя е присъща, постоянна загуба. Той продължава, докато трансформаторът е свързан към електрическата мрежа, и неговият размер се определя от материала на сърцевината и производствения процес, след като трансформаторът е проектиран и произведен. За стар или неефективен трансформатор разходите за електроенергия, произтичащи от-загуба на товар, са чисти,-дългосрочни фиксирани оперативни разходи-подобни на разходите за „базален метаболизъм“ на предприятието-и трябва да бъдат основен приоритет при енергоспестяващи-реновации.

 

2. Загуба на натоварване (загуба на мед)

Загубата на натоварване е променлива загуба, която възниква, когато трансформаторът работи под товар: токът протича през намотките с високо- и ниско-напрежение, генерирайки топлина поради присъщото съпротивление на проводниците. Той също така включва загуби от разсейване, причинени от изтичане на магнитни полета в структурни компоненти.

 

Основната му характеристика е, че е пропорционален на квадрата на тока на натоварване (P ∝ I²). Това означава, че ако товарният ток се удвои, загубата ще се учетвори. Освен това съпротивлението на проводника се увеличава с температурата-при едно и също натоварване, по-високите работни температури на трансформатора ще доведат до по-голяма загуба на натоварване. Следователно загубата на натоварване е пряка производна цена на производствените дейности на предприятието: колкото по-натоварено е производството, толкова по-високи са разходите за електроенергия от тази загуба.

 

Ефективността на работа на трансформатора е тясно свързана с неговия коефициент на натоварване. Работата му за дълго време в състояние на „извънгабаритно оборудване за ниско натоварване“ (прекомерно нисък коефициент на натоварване) или близо до-гранично високо натоварване ще отведе цялостната му оперативна ефективност далеч от оптималната икономична работна точка, което ще доведе до значителна загуба на енергия.

 

(Забележка: При същия размер и дизайн трансформаторите с-алуминиева сърцевина генерират по-големи загуби от трансформаторите с-медна сърцевина.

 

Отделна наша статия обяснява сравнението между двете:

Медни срещу алуминиеви намотки: Цялостен анализ на избора на материал за разпределителни трансформатори

 

3. Скрити разходи

Високите загуби обикновено са придружени от прекомерно генериране на топлина, което ускорява стареенето на изолационните материали и увеличава риска от прекъсване. Загубите, причинени от престой, са много по-големи от самата загуба на енергия. В същото време прекомерната топлина увеличава и допълнителната консумация на енергия на охладителната система и води до по-чести нужди от поддръжка.

 

Пример

Вземете за пример 1000kVA маслен-потопен три-фазен трансформатор с номинално напрежение 10kV (материал на сърцевината: листове от силициева стомана):

 

 

Формула за обща загуба: P=P₀ + Pₖ × ²

 

(където е коефициентът на натоварване, като се вземе средна индустриална стойност от 60%, т.е.=0.6)

• Енергийна ефективност от клас 2: P₂=745 + 8240 × 0,6²=3711.4 W
• Клас 3 енергийна ефективност: P₃=830 + 10300 × 0,6²=4538 W

При продължителна годишна работа (8760 часа), годишните икономии на енергия на продукт от клас 2 на енергийна ефективност в сравнение с продукт от клас 3 е:

• ΔWₙᵧₑₐᵣ (Годишни икономии на енергия)=(P₃ - P₂) × 8760=7241 kWh

 

 

научете повече: Ръководство за изчисляване на капацитета на трансформатора: Как да изберем правилния kVA?

 

 

Стратегия 1: Инвестирайте във високо-енергийни-ефективни трансформатори за дългосрочна-възвръщаемост на инвестициите

 

Избирайте проактивно високо{0}}енергийно-ефективни трансформатори, които надхвърлят минималните задължителни стандарти. В окончателния документ за правилото за „Стандарти за запазване на енергията за разпределителни трансформатори“ (RIN 1904-AE12), Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) проведе анализ на разходите през жизнения цикъл на разпределителните трансформатори, показвайки, че средният експлоатационен живот на такова оборудване е приблизително 32 години.

 

Проучването установи, че въпреки че високо{0}}ефективните трансформатори имат по-високи разходи за закупуване, общите им разходи{1}}за жизнен цикъл са по-ниски. За повечето типично търговско и индустриално оборудване възстановяването на разходите може да бъде постигнато само за няколко години. По този начин инвестирането във високо-енергийно-ефективни трансформатори е не само пряка мярка за-контрол на разходите, но също така подобрява възможностите на предприятието за управление на енергията, силно подкрепяйки целите му за устойчиво развитие и зелено производство.

 

Стратегия 2: Оптимизиране на размерите на трансформатора и управлението на натоварването

 

Ключът е да се обърне внимание на дългосрочното-несъответствие между капацитета на трансформатора и действителния товар. Извършете професионален анализ на натоварването, за да разберете точно моделите на потребление на енергия:

• Ако средният коефициент на натоварване остане нисък за дълго време, сменете трансформатора с единица с по-голям капацитет.
• За съоръжения с големи колебания на натоварването конфигурирайте схема за комбинирано захранване с много-трансформатори, за да гарантирате, че трансформаторът винаги работи във висок-обхват на ефективност.

 

Междувременно, ако условията позволяват, внедрите онлайн система за наблюдение, за да проследявате ключови параметри (като натоварване и температура) в реално време и да координирате с интелигентна система за охлаждане, за да поддържате оптималната работна среда. Този-подход, управляван от данни, може да надстрои стратегиите за поддръжка от пасивен ремонт към предсказуема поддръжка, като по този начин намалява загубите, като същевременно значително подобрява надеждността на захранването и експлоатационния живот на активите.

 

 

Въпрос: Какви са видовете невидими загуби в трансформаторите? Колко значимо е тяхното въздействие?

О: Има два вида:

Без{0}}загуба на натоварване (загуба на желязо, съществува веднага след включване);

Загуба на натоварване (загуба на мед, пропорционална на квадрата на тока).

Въздействие: Високите загуби увеличават разходите за електроенергия, ускоряват стареенето и повишават риска от спиране.

 

Въпрос: Как да изберем високо{0}}ефективни трансформатори? Те-рентабилни ли са?

О: Дайте приоритет на високо-ефективни продукти от клас 2 или по-висок. Въпреки че първоначалната цена е малко по-висока, инвестицията може да бъде възстановена чрез спестени такси за електроенергия, което ги прави по-икономични през целия жизнен цикъл.

 

В: Ниският товар или претоварването ще влошат ли загубите? Как да го решим?

A: Да! Ниският товар губи електрическа енергия, а претоварването увеличава загубите. Решения: Заменете с трансформатори със съвпадащ капацитет, приемете комбинирано захранване с много-трансформатори, разположете интелигентни системи за наблюдение + охлаждане и т.н.

 

Въпрос: Какъв е периодът на изплащане за високо{0}}ефективни трансформатори? Какви са дългосрочните-ползи?

О: Периодът на изплащане е 4-10 години за промишлени/търговски сценарии. Дългосрочните ползи включват намалени такси за електроенергия, по-ниски разходи за поддръжка, намалени рискове от спиране и спазване на екологичните политики.

 

Въпрос: Как GNEE може да помогне за оптимизиране на енергийната ефективност?

О: Осигурете персонализирани продукти според вашите нужди, за да ви помогнем бързо да постигнете своя план за оптимизиране на енергийната ефективност.

 

 

В днешната силно конкурентна индустриална среда стратегическото управление на разходите е от решаващо значение. Оптимизирането на енергийната ефективност на разпределителните трансформатори е дългосрочна-надеждна инвестиция-тя не само ефективно подобрява маржовете на печалбата, но и повишава оперативната устойчивост на предприятието.

 

Свържете се с GNEEсега, за да оптимизирате вашите разпределителни трансформаторни съоръжения, да намалите скритите загуби и да намалите оперативните разходи на предприятието. Ние ще ви предоставим персонализирани решения за високо-ефективно електроразпределение за индустриални, търговски и инфраструктурни приложения.

 

Поискайте оферта