Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Введение
Распределительные трансформаторы мощностью 25—630 кВ ∙ А напряжением 6 - 10 кВ - наиболее массовая серия ид производимых и эксплуатируемых трансформаторов в СССР. Объем их составляет более 3 млн шт. с установленной мощностью более 350 млн кВ ∙ А. Производство и эксплуатация этих трансформаторов требует значительных материальных и трудовых затрат, любое снижение затрат дает существенную экономию в народном хозяйстве. Так, ежегодно затраты на обслуживание одного распределительного трансформатора традиционной конструкции составляют 7-8% от его первоначальной стоимости Па возмещение потерь холостого хода расходуется 260 р./кВт в год короткого замыкания — 44 р./кВт в год.
В целом от потерь в магнитопроводах теряется 4% производимой в стране электроэнергии, причем значительная часть потерь приходится на распределительные трансформаторы.
Снижение затрат на производство и эксплуатацию трансформаторов является основной задачей изготовителей, для решения которой необходимо:
· снизить расход активных материалов при использовании наиболее эффективной магнитной системы;
· снизить материалоемкость при применении гофрированных баков;
· повысить надежность трансформаторов;
· исследовать реальные условия эксплуатации трансформаторов;
· привести в соответствие реальные условия эксплуатации и технические требования на изделие.
Для решения этих вопросов выбран метод функционально-стоимостного анализа.
Технико-экономические показатели проектируемых трансформаторов
В результате проведенной с применением ФСА работы выявлены проблемы, намечены технические решения и мероприятия, которые позволят снизить затраты h а производство и эксплуатацию распределительных трансформаторов I-II габаритов.
По срокам внедрения технических решении можно выделить три этапа
Первый этап предложения и рекомендации, имеющие базу внедрения и предварительную конструкторскую проработку. В основном они связаны с модернизацией отдельных узлов и деталей.
К мероприятиям этого этапа относятся: внедрение раскроя трансформаторной стали с применением ЭВМ, а также водорастворимых эмалей, изменение конструкции вволок и переключателя, применение стали 3407 вместо 3405, отказ от термометров. Экономия oт вышеперечисленных мероприятий: трансформаторной стали-130 т, алюминиевого литья - 35 т, лесоматериалов 4 т, лакокрасочных материалов 15т. Снижение себестоимости выпускаемых трансформаторов составит 800 тыс. р.
Второй этап - это предложения и мероприятия на ближайшую перспективу, для которых имеются принципиальные технические решения. Их внедрение охватывает всю серию, требует проведения опытно-конструкторских работ.
К мероприятиям этого этапа относятся: внедрение герметизированной серии, не требующей обслуживания в эксплуатации, с учетом реальных требований эксплуатации, с учетом реальных требований эксплуатации (выбор Рх.х. и Рк.з. с учетом характера нагрузок), разработка методики выбора трансформаторов, уточнение нормативов стоимости потерь, обоснование схемы соединения обмотки. Ориентировочные сроки внедрения – 1986-1989 гг. Экономия трансформаторной стали составит 600 т, трансформаторного масла 950 т. Затраты потребителя на обслуживание снизятся на 90%. Годовой экономический эффект в народном хозяйстве составит 4,5 млн р.
Третий этап предложения на отдаленную перспективу (до 2000 г.), существенно затрагивающее технологию и конструкцию, требующие теоретических и экспериментальных исследований. К ним можно отнести поисковую работу по созданию конструкции и технологии витых разрезных магнитопроводов, применение аморфных сталей |1, 2|
Выводы
При разработке трансформаторов массовых серий основной задачей является снижение затрат на производство и эксплуатацию трансформаторов. Решаются вопросы снижения расхода активных и конструкционных материалов, повышения надежности и исследования реальных условий эксплуатации.
Выбор оптимальных вариантов конструкции производится по минимуму народнохозяйственных затрат. Основными варьируемыми параметрами являются: диаметр стержня, плотность тока в обмотках и др.
Проектирование базируется на применении высококачественных материалов, современных конструкторских и технологических решениях и оптимизационных расчетах с применением ЭВМ. В новой серии выбран витой пространственный магнитопровод из стали марки 3407 с удельными потерями 1.2 Вт/кг (при индукции 1,7 Тл). гофрированный бак герметизированной конструкции с применением глубокою вакуума при заливке активной части.
К перспективным направлениям в разработке новых серий относят создание витых разрезных магнитопроводов, благодаря которым конструкция трансформатора становится ремонтопригодной, а также применение аморфных материалов и другие мероприятия
За рубежом трансформаторы класса 10 кВ мощностью до 630 кВ·А выпускают многие фирмы стран Западной Европы, Японии, США. Наиболее высокие технические характеристики имеют распределительные трансформаторы фирм Trafo-Union (ФРГ), Brush (Великобритания), и др. В трансформаторах западноевропейских фирм используются планарные магнитопроводы с полным косым стыком из стали Hi-B, с удельными потерями 0,8-0.9 Вт/кг при индукции 1,5 Тл. За счет использования прямоугольного сечения стержня удалось, не изменяя технических параметров, снизить трудоемкость на 25 - 30% при изготовлении трансформатора и на 3-6% массу магнитопровода за счет уменьшения межосевого расстояния. Фирмы General Electric и Westingliouse (США), Matsushita (Япония) используют витые разрезные планарные магнитопроводы с различным исполнением зоны стыка. Т-образная зона стыка, запатентованная фирмой Westinghouse. снижает потери холостого хода на 10-15%. Трансформаторы собираются из двух однофазных броневых трансформаторов. Фирмы Японии применяют разрезные витые магнитопроводы с травлением и полировкой зоны стыка.
За рубежом уже изготовлены первые партии распределительных трансформаторов небольшой мощности (25 кВ·А) около 1000 шт. с применением магнитопроводов из аморфной стали. Имеющийся материал толщиной 30—50 мкм и шириной 100- 200 мм позволяет его использовать только в трансформаторах небольшой мощности. Ведутся работы по увеличению толщины аморфного материала за счет спрессовывания и увеличения ширины листа до 300 мм. Изготовлен опытный образец трансформатора 500 кВ·А.
За рубежом в большинстве развитых капиталистических стран ведутся работы по созданию пожаробезопасных трансформаторов с нетоксичными жидкими диэлектриками (кремнийорганическими жидкостями, эфирами. углеводородными маслами, парафинами и другими жидкостями) - заменителями хлордифенилов.
Список литературы
1. Пространственные конструкции магнитопроводов трансформаторов 250...6,10 кВ·А, 6-10 кВ: Отчет о НИР/ВНИИКЭ; № ГР 02860002610. М.. 1986.
2. Технико-экономические требования к массовым сериям трансформаторов: Отчет о НИР/ВИТ; № ГР 02850051107. М.. 1986.
3. САПР трансформаторов: Отчет о НИР/СКБ Минского электротехнического завода; № ГР 028500055160. М., 1986.
4. Bulletin des SchweizerischenElektrotechnischenVereins. 1985. Bd 76, № 9. S. 503 508.
5. Electronics and Power. 1985. Vd: 31, № 2. P. 133—136.
6. Каталог фирмы Trafo-Union (ФРГ). Фонд ВНИИПМ. № ГР ПК 18002 ^8.
7. Bulletin SEV/VSE. 1987. Bd 78, № 19. S. 1201—1204.
8. Electrical Review, 1982. Vol. 210. № 8. P. 27—28.
9. Beck Isoliertechn. 1984. Bd 32, № 56. S. 2—7, 11-13.
10. Pap. Trade. 1982. Vol. 166, № 18. P. 36--39.
11. Elektrizitatswirzschaft. 1984. Bd 83, № 8. S. 383-387.
12. Electrotechn. undMaschinenhau. 1987. Bd 104. № I. S. 20.
13. Environmental Science & Technology. 1983. Vol. 17, № 10. P. 486 494.
14. Transmission & Distribution. 1984. Vol. 91, № 6. P. 26.
15. Electrical Review. 1984. Vol. 214. № 8. P. 8, 17, 24-25.
16. J HPRI. 1984 Vol. 9. № 8 A. P. 16-19.
17. Asian Electricity. 1986. Vol. 4, № 8. P. 19, 21.
18. Electrical Review. 1986. Vol. 218, № 4. P. 9.
19. Пат 4424147 США, МКИ Н01В 3/24.
20. Каталог фирмы Westinghouse (США). Фонд Информэлектро. Инв. № 288. М.. 1985. 12 с.
21. OZE. 1987. Bd 40, № 5. S. 166-189.
22. Electrical Review. 1981. Vol. 209, № 19. P. 37, 39.
23. Electrical Review. 1981. Vol. 208. № 16. P. 33-35.
24. Elettrotechnica. 1981. Vol. 68, № 10. P. 875-879.
25. C1GRE. 1986 Peaper 12—06. Paris, 28 aug. — 4 sep. 1986.
26. RGE. 1987. № 8. P. 145.
27. Chemical & Engineering News. 1987. Vol. 65, № 31. P. 17.
28. Фадеева Г.А., Федин В.Т. Проектирование распределительных электрических сетей. – Мн.: Вышэйшая школа, 2009.
29. Короткевич М.А. Эксплуатация электрических сетей. – Мн.: Вышэйшая школа, 2005.
30. Короткевич М.А. Основные направления совершенствования эксплуатации электрических сетей. – Мн.: Техноперспектива, 2003.
31. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии. – Ростов на Дону: Феникс, 2006.
32. Поспелов Г.Е., Русан В.И. Надежность электроустановок сельскохозяйственного назначения. – Мн.: Ураджай, 1982.
33. Лещинская Т.Б. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.:, 2006.
34. Керного В.В., Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Местные электрические сети. – Мн.: Вышэйшая школа, 1972.
35. Короткевич М.А. Оптимизация эксплуатационного обслуживания электрических сетей. – Мн.: Наука и техника, 1984.
Введение
Распределительные трансформаторы мощностью 25—630 кВ ∙ А напряжением 6 - 10 кВ - наиболее массовая серия ид производимых и эксплуатируемых трансформаторов в СССР. Объем их составляет более 3 млн шт. с установленной мощностью более 350 млн кВ ∙ А. Производство и эксплуатация этих трансформаторов требует значительных материальных и трудовых затрат, любое снижение затрат дает существенную экономию в народном хозяйстве. Так, ежегодно затраты на обслуживание одного распределительного трансформатора традиционной конструкции составляют 7-8% от его первоначальной стоимости Па возмещение потерь холостого хода расходуется 260 р./кВт в год короткого замыкания — 44 р./кВт в год.
В целом от потерь в магнитопроводах теряется 4% производимой в стране электроэнергии, причем значительная часть потерь приходится на распределительные трансформаторы.
Снижение затрат на производство и эксплуатацию трансформаторов является основной задачей изготовителей, для решения которой необходимо:
· снизить расход активных материалов при использовании наиболее эффективной магнитной системы;
· снизить материалоемкость при применении гофрированных баков;
· повысить надежность трансформаторов;
· исследовать реальные условия эксплуатации трансформаторов;
· привести в соответствие реальные условия эксплуатации и технические требования на изделие.
Для решения этих вопросов выбран метод функционально-стоимостного анализа.
Разработка отечественных трансформаторов массовых серий
Технические требования к трансформаторам новых серий и основные критерии при их разработке
Проектирование и модернизация трансформаторов осуществляются на базе предварительно установленных технических требований, выполнение которых обеспечивает реализацию внешних функций, определяющих стоимость трансформатора и качественные показатели. В настоящее время далеко не все технические требования к трансформаторному оборудованию имеют технико-экономическое обоснование. Вследствие этого материальные и трудовые затраты, заложенные в конструкцию, используются не в полной мере.
В некоторых случаях недостаток отдельных функциональных ресурсов приводит к значительным дополнительным затратам в народном хозяйстве.
Анализ соответствия номенклатуры и уровня внешних функций разрабатываемого трансформатора условиям эксплуатации позволяет выбрать оптимальную модель внешних функций изделия по критерию минимума приведенных затрат на производство и эксплуатацию. Анализ фактического использования технических параметров и стоимостная оценка эксплуатационных показателей с учетом перспективы развития электроэнергетики дают возможность экономически обосновать новые или измененные технические требования потребителей.
Технико-экономическое обоснование требований производится для выпускаемых изделий и при проектировании новых. Однако наибольший эффект достигается при выполнении исследований на предпроектной стадии, так как на этом этапе можно достичь наиболее полного соответствия функциональных ресурсов трансформатора реальным технико- экономическим условиям эксплуатации при учете производственных проблем. Работы на стадии проекта проводятся по двум основным направлениям:
1. Анализ, обоснование и разработка требований к техническим и эксплуатационным характеристикам трансформаторов. На этом этапе проводятся с привлечением эксплутационных организаций исследования перспективных графиков нагрузок изделии по различным потребителям, выбираются основные потребители, определяются нормативы стоимости потерь холостого хода и короткого замыкания, аварийность и ее причины в процессе эксплуатации;
2. Проработка и выбор оптимальных вариантов с целью удовлетворения требований заказчиков и минимизации затрат при изготовлении трансформаторов.
Этот этап направлен на разработку oптимальных вариантов с учетом рекомендаций первою этапа и поиском новых конструктивных и технологических решений, обеспечивающих возможность снижения расхода активных материалов при использовании различных конструкций магнитных систем, технических решений, направленных на повышение надежности трансформаторов и коэффициента использования материалов
В СССР накоплен значительный опыт по разработке и производству распределительных трансформаторов, обеспечивающих максимально возможный народнохозяйственный эффект и экономию потребления электроэнергии
За последние 10 лет потери холостого хода трансформаторов снижены на 37% за счет применения нее улучшающейся электротехнической стали и конструктивных совершенствований трансформаторов.
Новая серия трансформаторов мощностью 25—400 кВ ∙ А напряжением 6 - 10 кВ позволит существенно поднять технический уровень трансформаторов, добиться дальнейшего увеличения КПД, снижения расхода материальных и энергетических ресурсов.
Проектирование серии базируется на применении высококачественных материалов, современных конструкторских и технологических решениях и оптимизационных расчетах с использованием ЭВМ
Цель автоматизации проектирования определение и исследование областей допустимых и оптимальных параметров трансформаторов при различных формулировках задач проектирования и типов ограничений.
Выбор оптимальных вариантов конструкции и параметров трансформаторов производится, как правило, по критерию минимума народнохозяйственных затрат. В случае необходимости возможна оптимизация с применением многокритериальной оценки оптимальности
Система предусматривает поиск в области любого сочетания параметров из определенного набора варьируемых переменных. Основными варьируемыми параметрами являются диаметр стержня магнитной системы, плотность тока в обмотках и др.
Математическое обеспечение позволяет учитывать различные конструктивные, технологические, функциональные и экономические ограничения на параметры трансформаторов: перегрев обмоток и верхних слоев масла, ток и потерн холостою хода и короткого замыкания, суммарные потери, массу активных материалов, издержки потребителя при эксплуатации и т.д.
Для системы разработан язык описания конструкции, исходных данных, варьируемых параметров и критериев оптимизации. Он построен на основе естественного языка конструктора, что значительно облегчает проектировщику общение с машиной Математическое обеспечение представляет собой комплекс пакетов прикладных программ на Фортране-IV и Ассемблер, работающих под управлением операционной системы ДОС. ЕС ЭВМ.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 148.