Recommendations for improving the efficiency of the transformer park of a shipyard power supply system
Authors: Белей В.Ф. , Коротких К.В. 
Published: December 2022

Основной круг вопросов, составляющих содержание данной работы: рассмотрение структуры трансформаторного парка, системы электроснабжения судостроительного завода; результаты исследований, оценка и предложения по повышению эффективности трансформаторного парка завода. Электроснабжение судостроительного завода осуществляется от сети 110 кВ региональной энергосистемы через трансформаторную подстанцию 110/6 кВ. От шин 6кВ подстанции 110/6 кВ через кабельные линии осуществляется электроснабжение цеховых трансформаторных подстанций напряжением 6/0,4 кВ. Таким образом, распределительные трансформаторы мощностью до 1600 кВА напряжением 6/0,4 кВ являются связующим звеном между электроприемниками и энергосистемой. Поэтому от эффективности работы этих трансформаторов во многом зависит качество электроэнергии у приемников электроэнергии, эффективность работы системы электроснабжения. Следует отметить старый трансформаторный парк системы электроснабжения судостроительного завода: 61,5 % работают более 40 лет; 11% - от 30 до 40 лет, оставшиеся - менее 5 лет. Новые трансформаторы, производимые трансформаторными заводами, по энергетическим характеристикам незначительно отличаются от производимых десятилетия ранее. В составе электроприемников завода значительную долю составляют искажающие нагрузки: сварочные аппараты, электротермические установки и гальванические ванны, светодиодные лампы и прочее, приводящие к искажению и несимметрии фазных напряжений. Показано, что использование трансформаторов со схемой соединения обмоток Δ/Y0 обеспечивает коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности на шинах цеховой подстанции 0,4 кВ согласно ГОСТ. Кардинальным решением по повышению энергоэффективности распределительных трансформаторов является их замена энергосберегающими на основе аморфных сплавов. Потери холостого хода трансформаторов на основе аморфных сплавов в восемь раз меньше, чем у трансформаторов с магнитопроводом на основе электротехнической стали, потери в обмотках - в два раза меньше. Снижение потерь энергии в трансформаторах на аморфных сплавах также приводит к снижению его нагрева, что следует из рассмотрения уравнения теплового баланса трансформатора. Цены на трансформаторы из аморфных сплавов значительно выше, чем на трансформаторы из электротехнической стали, поэтому производители вводят показатель «Минимизированная стоимость», складываемая из цены на данное электротехническое изделие и стоимости потерь электроэнергии в нём за нормативный срок его службы.

The main range of issues that make up the content of this work: consideration of the structure of the transformer park, the power supply system of the shipyard; research results, evaluation and proposals for improving the efficiency of the plant's transformer fleet. The shipyard is supplied with electricity from the 110 kV network of the regional power system through a 110/6 kV transformer substation. From the 6 kV buses of the 110/6 kV substation, through cable lines, the workshop transformer substations are supplied with a voltage of 6/0.4 kV. Thus, distribution transformers with a power of up to 1600 kVA with a voltage of 6/0.4 kV are the link between power receivers and the power system. Therefore, the quality of electricity at power receivers, the efficiency of the power supply system largely depends on the efficiency of these transformers. It should be noted the old transformer fleet of the shipyard's power supply system: 61.5% have been operating for more than 40 years; 11% - from 30 to 40 years, the rest - less than 5 years. New transformers produced by transformer plants differ little in terms of energy characteristics from those produced decades earlier. Distorting loads account for a significant proportion of the plant's electrical receivers: welding machines, electrothermal installations and galvanic baths, LED lamps, etc., leading to distortion and asymmetry of phase voltages. It is shown that the use of transformers with a winding connection scheme Δ/Y0 provides a zero-sequence voltage unbalance factor on the buses of a shop substation 0.4 kV according to GOST. The cardinal solution to improve the energy efficiency of distribution transformers is to replace them with energy-saving ones based on amorphous alloys. The no-load losses of transformers based on amorphous alloys are eight times less than those of transformers with a magnetic core based on electrical steel, the losses in the windings are two times less. Reducing energy losses in transformers based on amorphous alloys also leads to a decrease in its heating, which follows from the consideration of the heat balance equation of the transformer. Prices for transformers made of amorphous alloys are much higher than for transformers made of electrical steel, so manufacturers introduce the “Minimized cost” indicator, which is made up of the price of a given electrical product and the cost of electricity losses in it over its standard service life.