Обоснование преимущества применения обобщенной методики выбора распределительных трансформаторов с учетом взаимосвязи их параметров с величиной и характером нагрузки

Авторы

  • Сергей Сергеевич Костинский Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-2-91-107

Ключевые слова:

коэффициент полезного действия, потери активной мощности, силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор, распределительные электрические сети, система электроснабжения

Аннотация

Выполнены исследования, связанные с обоснованием преимущества применения обобщенной методики оценки энергоэффективности передачи электроэнергии силовыми трансформаторами I - III габаритов, эксплуатируемыми в распределительных электрических сетях. Для реализации методики расчета коэффициента полезного действия силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторов использована схема замещения, обобщающая в один модуль двухобмоточный трансформатор и нагрузку; для силового трансформатора использована Т-образная схема замещения, отличающаяся использованием условно-постоянных коэффициентов и учитывающая взаимосвязь параметров трансформатора с величиной и характером нагрузки. Для оценки относительной погрешности разработанной методики в качестве истинного значения использованы данные, полученные с применением компьютерных моделей систем электроснабжения с трансформаторами соответствующих габаритов, разработанные в программном комплексе Multisim. Расчеты параметров прикладной статистики, необходимые для обоснования преимущества применения разработанной методики, выполнены в программном комплексе STATISTICA 10. Анализ применения формулы для расчета коэффициента полезного действия силовых трансформаторов с использованием условно-постоянных коэффициентов, по сравнению с общепринятым выражением для силовых трансформаторов I – III габаритов, показал, что его использование позволяет повысить точность расчета коэффициентов полезного действия для всего исследуемого ряда номинальных мощностей распределительных трансформаторов, наибольший эффект наблюдается для трансформаторов I габарита. Применение предложенного соотношения для силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторов, относящихся к I габариту, позволяет повысить точность расчета в соответствии с медианными значениями в 3,7 раза. При этом снижаются размах вариации в 5,3 раза, децимальный размах и итерквартильный разброс – в 4,5 раза, а среднеквадратичное отклонение – в 4,8 раза.

Биография автора

Сергей Сергеевич Костинский, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

канд. тех. наук, доцент, кафедра «Электроснабжение и электропривод», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Библиографические ссылки

Фурсанов М.И., Петрашевич Н.С. Алгоритмизация задачи оптимального размещения трансформаторов на подстанциях распределительных сетей // Изв. вузов и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2014. № 4. С. 15-22.

Майоров А.В., Львов М.Ю. Оценка технического состояния силовых трансформаторов при риск-ориентированном подходе к управлению активами электрических сетей // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 5 (50). С. 48-53.

Анализ электрических потерь в силовых трансформаторах с длительным сроком эксплуатации / Н.Н. Дружинин, А.А. Сарлыбаев, Е.А. Храмшина, О.И. Карандаева // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 4 (45). С. 64-73.

Лансберг А.А., Сорокин Н.С., Фомин И.Н. Разработка стратегии техперевооружения парка силовых трансформаторов с высшим напряжением 6-10 кВ ПАО «Россети-Центр» - «Орелэнерго» // Научный журнал молодых ученых. 2022. № 1 (26). С. 81-88.

Савинцев Ю.М. Новые аспекты рациональной эксплуатации энергоэффективных трансформаторов // Энергоэксперт. 2021. № 1 (77). С. 48-54.

Мухаметзянова А.Ф., Грачева Е.И. Повышение эффективности эксплуатации трансформаторов, применяемых в систе-мах промышленного электроснабжения // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2. № 1 (6). С. 117-126.

Фурсанов М.И., Радкевич В.Н. Об оптимальных режимах работы силовых трансформаторов // Изв. вузов и энергети-ческих объединений СНГ. Энергетика. 2008. №2. С. 32 – 38.

Савинцев Ю.М. Алгоритмы выбора поставщика энергоэффективных трансформаторов разных типов // Энергоэксперт. 2020. № 3 (75). С. 63-71.

Савинцев Ю.М. Анализ технических характеристик распределительных трансформаторов основных трансформаторных заводов // Энергоэксперт. 2020. № 4 (76). С. 48-52.

Дымков А.М. Расчет и конструирование трансформаторов: учеб. для техн. М.: Высшая школа, 1971. 264 с.

Савинцев Ю.М. Анализ взаимосвязи цены распределительного трансформатора с его характеристиками потерь холо-стого хода и короткого замыкания // Энергия единой сети. 2019. № 1 (43). С. 76-82.

Хатанова И.А., Елизарова А.А. Технико-экономическое обоснование замены трансформаторов // Изв. вузов. Пробле-мы энергетики. 2007. № 11-12. С. 50-57.

Савинцев Ю.М. Зависимость цены распределительного трансформатора от потерь холостого хода и короткого замы-кания // Энергоэксперт. 2020. № 1 (73). С. 50-53.

Савинцев Ю.М. Экспертный анализ рынка силовых трансформаторов: Часть 1: I – III габарит. Издательские решения, 2015. 86 с.

Джендубаев А.З.Р. Точный расчет по каталожным данным коэффициента полезного действия силовых трансформато-ров электросетей // Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 5. С. 34 – 37.

Sacotte M. How to optimize the cost of transformer use and save money // Transformers magazine. 2019. V. 6. №. 3. P. 126-129.

Georgilakis P.S., Amoiralis E.I. Distribution transformer cost evaluation methodology incorporating environmental cost // IET generation, transmission & distribution. 2010. V. 4. № 7. P. 861-872.

Kondrateva N., Terentyev P., Filatov D., Maksimov I., Kirillov N., Ovchukova S., Rybakov L. The effect of greenhouse irradi-ators on the load factor of step-down transformers // IOP conference series: Earth and environmental science. 2020. V. 433. №. 1. P. 012051.

Лизунов С.Д., Лоханин А.К. Силовые трансформаторы. Справочная книга. М.: Энергоиздат, 2004. 616 с.

Савинцев Ю.М. Новая фаза в развитии инновационного трансформаторостроения // Энергия единой сети. 2018. № 6 (42). С. 56-64.

Knutson T. Conducting distribution transformer evaluations using the total ownership cost method // Rural electric power con-ference. 2015. P. 97-101.

Дуль И.И., Фурсанов М.И. Совершенствование метода выбора номинальной мощности силовых трансформаторов // В сб.: Наука – образованию, производству, экономике. Материалы 12-й Междунар. научно-техн. конф. Минск, 29-31 мая 2014 г. Минск: Белорусский нац. техн. ун., 2014. С. 62 – 63.

Georgilakis P.S. Environmental cost of distribution transformer losses // Applied Energy. 2011. V. 88. №. 9. P. 3146-3155.

Костинский С.С. Методика выбора распределительных трансформаторов с учетом взаимосвязи их параметров с вели-чиной и характером нагрузки объекта электроснабжения // Изв. вузов. Электромеханика. 2024. Т. 67. № 1. С. 90-104.

Безъязычный В.С., Костинский С.С., Троицкий А.И. Определение погрешности расчетов потерь в двухобмоточных трансформаторах с использованием Г-образной схемы замещения методом условно постоянных коэффициентов // Изв. вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64. № 1. С. 101-107.

Троицкий А.И., Костинский С.С. Безопасная и энергоэффективная эксплуатация систем электроснабжения: учеб. посо-бие. Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2016. 244 с.

Безъязычный В.С., Костинский С.С., Троицкий А.И. Исследование режимов работы силовых двухобмоточных транс-форматоров распределительных сетей методом условно постоянных коэффициентов в зависимости от их нагрузки // В сб.: Кибернетика энергетических систем. Материалы ХLI междунар. научно-техн. конф. Новочеркасск, 15-17 октября 2019 г. Но-вочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2020. С. 89-93.

Бopoвиков B.П. Программа Statistica для студентов и инженеров. М.: Компьютер пресс, 2000. 301 с.

Стукач О.В. Программный комплекс STATISTICA в решении задач управления качеством. Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2011. 63 с.

#

Fursanov M.I., Petrashevich N.S. Algorithmization of the Problem of Optimal Placement of Transformers at Substations of Dis-tribution Networks. News of Universities and Energy Associations of the CIS. Energy Industry. 2014;(4):15-22. (In Russ.)

Maiorov A.V., L'vov M.Yu. Assessment of the Technical Condition of Power Transformers with a Risk-based Approach to Asset Management of Electric Networks. Electricity. Transmission and Distribution.2018;5(50):48-53. (In Russ.)

Druzhinin N.N., Sarlybaev A.A., Khramshina E.A., Karandaeva O.I. Analysis of Electrical Losses in Long-life Power Trans-formers. Electrical Engineering Systems and Complexes. 2019;4(45):64-73. (In Russ.)

Lansberg A.A., Sorokin N.S., Fomin I.N. Development of a Strategy for the Technical Re-equipment of the Fleet of Power Transformers With a Higher Voltage of 6-10 kV of PJSC Rosseti-Center – Orelenergo. Scientific Journal of Young Scien-tists.2022;1(26):81-88. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. New Aspects of Rational Operation of Energy-Efficient Transformers. Energy Expert. 2021;1(77):48-54. (In Russ.)

Mukhametzyanova A.F., Gracheva E.I. Improving the Efficiency of Operation of Transformers Used in Industrial Power Sup-ply Systems. Current Directions of Scientific Research of the XXI Century: Theory and Practice. 2014;1(6):117-126. (In Russ.)

Fursanov M.I., Radkevich V.N. About the Optimal Operating Modes of Power Transformers. News of Universities and Energy Associations of the CIS. Energy Industry.2008; (2):32-38. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. Algorithms for Choosing a Supplier of Energy-efficient Transformers of Different Types. Energy Expert. 2020;3(75):63-71. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. Analysis of Technical Characteristics of Distribution Transformers of the Main Transformer Plants. Energy Expert.2020;4(76):48-52. (In Russ.)

Dymkov A.M. Calculation and Design of Transformers: Textbook for Technical. Moscow: Higher school; 1971. 264 p. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. Analysis of the Relationship Between the Price of a Distribution Transformer and its Characteristics of No-load and Short-circuit Losses. The Energy of a Single Network. 2019;1(43):76-82. (In Russ.)

Khatanova I.A., Elizarova A.A. Feasibility Study of Transformer Replacement. News of Universities. Energy Problems. 2007; 11-12: 50-57. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. Dependence of the Price of a Distribution Transformer on No-load and Short-circuit Losses. Energy Ex-pert.2020;1(73):50-53. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. Expert Analysis of the Power Transformer Market: Part 1: I – III Dimensions. Publishing solutions. 2015. 86 p. (In Russ.)

Dzhendubaev A.Z.R. Accurate Calculation of the Efficiency Coefficient of Power Transformers of Electric Networks Accord-ing to Catalog Data. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics.2009;(5):34-37. (In Russ.)

Sacotte M. How to Optimize the Cost of Transformer Use and Save Money. Transformers Magazine. 2019;6(3):126-129.

Georgilakis P.S., Amoiralis E.I. Distribution Transformer Cost Evaluation Methodology Incorporating Environmental Cost. IET Generation, Transmission & Distribution. 2010;4(7):861-872.

Kondrateva N., Terentyev P., Filatov D., Maksimov I., Kirillov N., Ovchukova S., Rybakov L. The Effect of Greenhouse Irra-diators on the Load Factor of Step-down Transformers. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020;433(1):12051.

Lizunov S.D., Lokhanin A.K. Power transformers. Reference book. Moscow: Energoizdat; 2004. 616 p. (In Russ.)

Savintsev Yu.M. A New Phase in the Development of Innovative Transformer Engineering. The Energy of a Single Network. 2018;6(42):56-64. (In Russ.)

Knutson T. Conducting Distribution Transformer Evaluations Using the Total Ownership Cost Method. Rural Electric Power Conference. 2015. Pp. 97-101.

Dul' I.I., Fursanov M.I. Improving the Method of Selecting the Rated Power of Power Transformers. In the Collection: Science – Education, Production, Economy. Materials of the 12th International Scientific and Technical Conference Conf. Minsk, May 29-31, 2014 Minsk: Belarusian National Technical University. 2014. Pp. 62-63. (In Russ.)

Georgilakis P.S. Environmental Cost of Distribution Transformer Losses. Applied Energy. 2011;88(9):3146-3155.

Kostinskii S.S. Methodology for selecting distribution transformers taking into account the relationship of their parameters with the quantity and character of the load of the power supply object. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Rus-sian Electromechanics. 2024;1(67):90-104. (In Russ.)

Bez"yazychnyi V.S., Kostinskii S.S., Troitskii A.I. Determination of the Error in Calculating Losses in Double-winding Trans-formers Using an L-shaped Substitution Scheme by the Method of Conditionally Constant Coefficients. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics. 2021;1(64):101-107. (In Russ.)

Troitskii A.I., Kostinskii S.S. Safe and Energy Efficient Operation of Power Supply Systems: a Textbook. Novocherkassk: SRSPU (NPI); 2016. 244 p. (In Russ.)

Bez"yazychnyi V.S., Kostinskii S.S., Troitskii A.I. Investigation of the Operating Modes of Power Double-winding Trans-formers of Distribution Networks by the Method of Conditionally Constant Coefficients Depending on Their Load. In the Collection: Cybernetics of Energy Systems. Materials of the XI International Scientific and Technical Conference Conf. Novocherkassk, October 15-17, 2019 Novocherkassk: South Russian State Polytechnic University Named After M.I. Platov. 2020. Pp. 89-93. (In Russ.)

Borovikov B.P. Statistica Program for Students and Engineers. Moscow: Computer Press; 2000. 301 p. (In Russ.)

Stukach O.V. Statistica Software Package for Solving Quality Management Problems. Publishing House of Tomsk Polytech-nic University. 2011. 63 p. (In Russ.)

Опубликован

28.06.2024

Как цитировать

(1)
Костинский, С. С. Обоснование преимущества применения обобщенной методики выбора распределительных трансформаторов с учетом взаимосвязи их параметров с величиной и характером нагрузки. electromeh 2024, 67, 91-107.

Выпуск

Раздел

Статьи