Учитывайте эти потери при покупке силового трансформатора

Автор: Селезнев Владимир [email protected].

Публикация: 2025-03-03 20:31.

Последние изменения: 2025-03-03 20:31

Трансформаторная цена и потери

Связь

При принятии решения о покупке трансформатора следует учитывать потери и цену покупки. Цель этой технической статьи - представить единый подход, который может быть использован для определения долларового значения этих потерь в течение срока службы трансформатора.

Учитывайте эти потери при покупке силового трансформатора (на фото: SS Beograd 20 400/220 / 110kV, Сербия)

Ниже приведена типичная формулировка предложения об оценке потери трансформатора для внесения в тендерные документы, в котором указывается, как будут оцениваться потери.

Нагрузка, без нагрузки и вспомогательные потери при 50 МВА для трансформатора 30/40/50 МВА будут оцениваться следующим образом:

Потери без нагрузки $ / кВт 2450
Потери нагрузки $ / кВт 1304
Вспомогательные потери $ / кВт 756

Стоимость потерь для каждого трансформатора будет рассчитываться путем умножения соответствующих значений доллара / кВт выше на гарантированные потери нагрузки при 55 ° C и потери при полной нагрузке при 100% -ном напряжении. Эта стоимость будет добавлена к цене предложения для оценки ».

Давайте посмотрим пример //

Используя приведенные выше коэффициенты оценки потерь, определите, какой производитель трансформатора имеет самую низкую оцениваемую стоимость, включая потери.

161 / 34, 5 кВ, трансформатор 30/40/50 МВА

Производитель A трансформатор	Производитель B's трансформатор
Цена предложения	$ 424500	$ 436000
Потери без нагрузки	59 кВт	53 кВт
Потери нагрузки при 50 МВА (при повышении температуры 55 ° C)	224 кВт	218 кВт
Вспомогательные потери (при повышении температуры 50 МВА на 55 ° C)	2, 0 кВт	2, 5 кВт

,

и играть с номерами //

Производитель A трансформатор	Производитель B's трансформатор
Цена предложения	= 424 500 долл. США	= 436 000 долл. США
Общая стоимость Потери на холостом ходу	59 кВт (2450 долл. / КВт) = 144 550 долл. США	53 кВт (2450 долл. / КВт) = 129 850 долл. США
Общая стоимость Потери нагрузки	224 кВт (1304 долл. / КВт) = 292 096 долл. США	218 кВт (1304 долл. / КВт) = 284 272 долл. США
Общая стоимость Вспомогательные потери	2, 0 кВт (756 долл. / КВт) = 1, 512 долл. США	2, 5 кВт (756 долл. / КВт) = 1890 долл. США
ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ //	= $ 862, 658	= 852 012 долл. США

Хотя трансформатор от производителя A имеет самую низкую цену предложения, очевидно, что трансформатор от производителя B имеет самую низкую оцененную общую стоимость.

Ставки и штрафные значения

В дополнение к дате оценки потерь, в тендерных документах также должны быть указаны значения штрафов, которые изготовитель должен взимать за каждый киловольт, по которым фактические испытанные потери трансформатора превышают гарантированные потери, по которым оцениваются ставки.

Важно иметь такие штрафные значения, чтобы дать возможность производителям обеспечить максимально точные гарантированные значения потерь. Значения штрафов должны выражаться в тех же долларах за кВт, что и оценочные значения ставок, но должны быть несколько выше.

Рекомендуется увеличение примерно на 20 процентов.

Несколько слов о вышеупомянутых потерях //

Три различных типа потерь трансформатора, которые должны оцениваться отдельно:

Потери нагрузка (иногда называемые потерей меди или катушки);
Потери без нагрузки (иногда называемые потерями ядра или железа); а также
Вспомогательные потери (потери электрического вентилятора, другие потери оборудования).

Потери нагрузки в основном связаны с потерями I ² R в обмотках трансформатора и вихревыми токами. Если значение потерь нагрузки непосредственно не задано, потери на нагрузку могут быть определены путем вычитания потерь без нагрузки из общих потерь (если общие потери при полной нагрузке составляют 100 кВт, а потери при отсутствии нагрузки - 10 кВт, тогда нагрузка (или медь или катушка) - 90 кВт).

Потери без нагрузки состоят из гистерезиса и потерь вихревого тока в железном сердечнике трансформатора и потерь I ² R в обмотках из-за тока возбуждения.

Вспомогательные потери состоят из мощности, необходимой для привода вспомогательных охлаждающих насосов и вентиляторов.

В приведенных ниже формулах приведены общие затраты на потери, которые должны быть добавлены к цене покупки трансформатора, как показано в приведенном выше примере:

Где:

G = пиковое отношение
K = максимальный коэффициент ответственности
SI = системные капитальные вложения в доллары за киловатт, необходимые для обеспечения потерь мощности трансформатора;
8760 = количество часов в году
EC = стоимость энергии в долларах за киловатт-час;
FCR = фиксированная ставка сборов для капиталовложений, выраженная в десятичной форме в долларах за доллар инвестиций;
LFA = коэффициент потерь для вспомогательного оборудования;
LFT = коэффициент потерь трансформатора, который представляет собой отношение средних потерь трансформатора к пиковым потерям трансформатора;
TNLL = гарантированные потери трансформатора в киловаттах;
TLL = гарантированные потери нагрузки трансформатора в киловаттах;
TAL = потери из-за дополнительного оборудования трансформатора в киловаттах

Значения для формул

SI - Стоимость инвестирования в систему

Плата за системные инвестиции (СИ) - это затраты на генерирующие и передающие средства на киловатт, необходимые для обеспечения дополнительного спроса, возникающего в результате потерь трансформатора на пике системы.

Поскольку трансформатор, расположенный непосредственно на генерирующей станции, не требует инвестиций в средства передачи, значение СИ, используемое для оценки потерь в трансформаторе генерирующей станции, должно быть меньше СИ трансформатора, который должен быть расположен на приемном конце передачи линия.

Один метод определения стоимости СИ включает в себя добавление стоимости строительства (в долларах за киловатт) недавно завершенной или скоро завершенной генерирующей станции к стоимости объектов передачи (в долларах за киловатт), необходимых для подключения трансформатора к установке.

Если мощность приобретается, а не самогенерируется, значение СИ можно определить, разделив плату спроса в долларах за кВт в год на фиксированную ставку заряда (FCR). Поскольку существует более одного метода оценки значения СИ, следует использовать метод, который, как считается, дает наиболее реалистичные результаты.

FCR - фиксированная ставка заряда

Ставка фиксированного тарифа (FCR) представляет собой годовой доход, необходимый для оплаты капиталовложений. FCR выражается в процентах от капиталовложений. Эта ставка охватывает все затраты, которые являются фиксированными и не зависят от количества произведенной энергии.

Эта ставка включает проценты, амортизацию, налоги, страхование и те операции и расходы на техническое обслуживание, которые не зависят от проданных киловатт-часов. Используемая процентная ставка должна быть такой же, как процентная ставка кредита, приобретенного для покупки трансформаторов. Если кредитные средства не используются, следует использовать смешанную ставку процента, начисленного на депонированные средства.

Практика включения некоторых операций и расходов на техническое обслуживание в фиксированной ставке является предметом суждения. Ниже приведены некоторые типичные значения для компонентов несущей скорости заряда:

Интерес	7, 5%
обесценивание	2, 75%
страхование	0, 60%
налоги	1, 00%
Эксплуатация и техническое обслуживание	2, 76%
Пропускная ставка	14, 61%

EC - заряд энергии

Энергозаряд (ЕС) - это стоимость киловатт-часа за топливо и другие расходы, которые непосредственно связаны с производством электроэнергии.

Хотя затраты на киловатт-час будут варьироваться в зависимости от уровня спроса, для простоты следует использовать единый заряд энергии, представляющий среднюю стоимость киловатт-часа в течение всего цикла нагрузки.

Уравнения 1 и 2 основаны на предположении, что заряд энергии остается постоянным на протяжении всего срока службы трансформатора. Если энергия будет приобретена, EC будет кВтч (или энергии).

K - коэффициент ответственности

Пиковый коэффициент ответственности (K) предназначен для компенсации потерь пиковой нагрузки трансформатора, не возникающих при пиковых потерях системы. Это означает, что лишь небольшая часть потерь пикового трансформатора будет способствовать повышению пиковой нагрузки в системе.

Значение K можно определить из:

ПРИМЕЧАНИЕ. Следует отметить, что K квадрат в уравнениях 2 и 3, потому что K - отношение нагрузок, в то время как потери пропорциональны квадрату нагрузки. Можно использовать любое значение K, которое представляется подходящим.

Ниже приведены рекомендуемые значения, которые кажутся разумными.

Тип трансформатора	К	K ²
Повышение генератора	1, 00	1, 00
Передающая подстанция	0, 90	0, 81
Разъединительная подстанция	0, 80	0, 64

LFT

Коэффициент потерь трансформатора определяется как отношение средних потерь трансформатора к потерям пикового трансформатора в течение определенного периода времени. Для простоты уравнения предполагают, что коэффициент потерь трансформатора является постоянным и что он существенно не изменяется в течение срока службы трансформатора.

Коэффициент потерь трансформатора может быть определен непосредственно с использованием уравнения:

LFT также может быть аппроксимирован из коэффициента нагрузки (средняя нагрузка, деленная на пиковую нагрузку в течение заданного периода времени) с использованием эмпирического уравнения ниже:

Где:

Коэффициент нагрузки - это отношение средней нагрузки в течение периода времени к пиковой нагрузке, имевшей место в этот период. Коэффициент нагрузки является общедоступным системным параметром. Следует использовать одночасовое интегрированное пиковое значение.

G - Пиковое соотношение

Отношение пиков определяется уравнением:

Для максимальной годовой нагрузки трансформатора следует использовать одночасовое интегрированное пиковое значение. Цель пикового отношения состоит в том, чтобы связать значение уравнения 2 с полной нагрузкой на трансформатор, а не с нагрузкой пикового трансформатора, которая в противном случае была бы результатом, если бы G не находилось в уравнении.

Если общая кВА всех трансформаторов известна вашей системе и известна пиковая мощность кВт (или кВА), то среднее пиковое отношение для вашей системы будет:

Если пик кВт известен, но пик кВА неизвестен, допустим разумный коэффициент мощности на пике и рассчитайте пик кВА следующим образом:

кВА = кВт / коэффициент мощности

Если приобретаемый трансформатор имеет пиковое отношение, отличное от среднего, используйте это значение. Если трансформатор будет установлен на известной подстанции, используйте данные биллинга и предполагаемый рост загрузки для этой подстанции.

Приведенные выше уравнения основаны на предположении, что максимальная годовая загрузка трансформатора остается неизменной на протяжении всего срока службы трансформатора. Если ожидается, что нагрузка на трансформатор будет расти ежегодно, то используйте разумное эквивалентное значение годовой пиковой нагрузки на основе опыта, даже если ожидаемая пиковая нагрузочная способность будет увеличиваться с каждым годом.

LFA - дополнительный коэффициент потерь

Дополнительный коэффициент потерь компенсирует вспомогательное оборудование трансформатора, которое работает только в течение части цикла нагрузки трансформатора. Для трансформатора с двумя ступенями охлаждения:

LFA = (0, 5) • (вероятность первого этапа охлаждения будет включена в любой момент времени) + (уравнение 8) (0, 5) • (вероятность второго этапа охлаждения будет в любой момент времени)

Выбор правильных вероятностей в приведенном выше уравнении является вопросом суждения, основанного на исторических моделях загрузки системы. Ожидается, что вышеуказанные вероятности при нормальных нагрузках будут чрезвычайно низкими.

Поскольку использование энергии и потери, связанные с вспомогательными трансформаторами, чрезвычайно малы в течение срока службы трансформатора, их можно было бы игнорировать. Капитальные затраты, связанные с вспомогательными веществами, являются значительными и должны учитываться.

Упрощенный инструмент расчета потерь //

Загрузите электронную таблицу MS Excel для расчета потерь трансформатора

Таблица для расчета потерь трансформаторов

Ссылка // Руководство по оценке потерь больших мощностей трансформатора - Министерство сельского хозяйства США - Служба сельского обслуживания