بخشی از مقاله
امکان سنجی جایگزینی ترانسهای با طول عمر بالا با ترانسفورماتورهای کم تلفات در مطالعه موردی (شهرستان کمیجان)
چکیده
وجود تقاضای روز افزون برای انرژی برق و تغییر الگوی مصرف مشترکان ، ضرورت تغییر نگرش ها برای تأمین برق مطمئن و پایدار برای شهروندان را با کمترین میزان تلفات اجتناب ناپذیر کرده است ترانسفورماتورهای توزیع یکی از عوامل مهم تاثیر گذار بر میزان تلفات انرژی الکتریکی است. به کارگیری و استفاده از ترانسهای کم تلفات در شبکه توزیع بجای احداث و توسعه شبکه ،صرفه جویی قابل توجهی در سرمایه گذاری اولیه جهت احداث شبکه های توزیع ایجاد میکند در این مقاله ضمن ارائه مدل برآورد ارزش تلفات ،محاسبات اقتصادی و هزینه تعمیرات به معنای تصمیم گیری برای جایگزینی ترانس ها با عمر بالا ارائه گردیده و محاسبات تلفات ترانس های جدید کم تلفات با ترانس های معمولی پرداخته و سود ناشی از کاهش تلفات ترانس در طول مفید نسبت به هزینه اولیه برای جایگزینی محاسبه گردیده است.
واژههای کلیدی: ترانس های کم تلفات،کاهش تلفات. بهینه سازی مصرف
-1 مقدمه
با بهینه سازی شبکه های فرسوده واصلاح و بازسازی تجهیزات برق رسانی می بایست به نحوی عمل کند که سالانه حداقل یک درصد از تلفات شبکه های انتقال و توزیع کاهش یابد بهطوریکه در پایان برنامه پنجم توسعه تلفات شبکه برق به زیر 14 درصد برسد. از آنجائیکه ترانسفورماتورها مهم ترین اجزای سیستم های قدرت و پر هزینه ترین تجهیز صنعت برق در بخش توزیع محسوب می شوندکه سهم عمده ای از تلفات شبکه را به خود اختصاص می دهند از این رو می بایست برای رسیدن به اهداف کاهش تلفات شبکه، افزایش قابلیت اطمینان و پایداری شبکه ،کاهش قیمت تمام شده انرژی نسبت به بررسی و امکان تعویض ترانسفور ماتورهای فرسوده با ترانس های کم تلفات اقدام نمود.یکی از مشخصات کلیدی و تاثیر گذار ترانسفورماتور تلفات بی باری و بارداری می باشد و در این میان نقش تلفات بی باری با توجه به حضور دایم و مستقل از بار اعمالی به ترانسفورماتور پررنگ تر است.قطعا" کاهش تلفات در ترانسفورماتور منجر به افزایش راندمان ،طول عمر ترانسفورماتور و مهم تر از همه کاهش تلفات شبکه سراسری برق خواهد شد و با توجه به تلفات بالای شبکه برق کشور،لزوم استفاده از ترانسفورماتورهای کم تلفات در چند سال اخیر مورد اهتمام قرار گرفته است. با توجه به اینکه بیش از 20 درصد ترانسهای شرکت توزیع دارای بالای 10 سال عمر می باشند که ، می توان با
سرمایه گذاری بر روی ترانس های توزیع با راندمان بالا ، علاوه بر کاهش تلفات می تواند در آزاد سازی ظرفیت نیروهگاهها ،خطوط و پستها و کاهش سرمایه گذاری در توسعه آنها موثر باشد و هزینه های انرژی کاهش چشمگیری داشته باشد. در این راستا در این مقاله به صورت نمونه به بررسی جایگزینی تعداد 13دستگاه ترانسفورماتور (با عمر بیش از 10 سال) با ظرفیت 25 الی 50 فK09 فبا ترانسفورماتور کم تلفات از نوعهش0می پردازد که اجرای این پروژه باعث کاسته شدن 11,5 درصدی تلفات انرژی الکتریکی در سال خواهد شدل
اهمیت طراحی بهینه در مرحله برنامه ریزی برای ترانسهای توزیع مشخص می باشد لذا می توان با محاسبه میزان تلفات ترانس های نصب شده در شبکه توزیع (در یک منطقه نمونه)نسبت به مقایسه فنی و اقتصادی جایگزینی ترانسهای با طول عمر بالا با ترانس های کم تلفات اقدام نمود
.همچنین می توان با محاسبه صرفه جویی پیش بینی شده مدت زمان برگشت سرمایه را نیز مشخص نمود.
-2 تلفات در ترانسهای توزیع و ویژگی ترانس های کم تلفات یکی از مشخصات کلیدی و تاثیر گذار ترانسفورماتور تلفات بی باری و بارداری می باشدو در این میان نقش تلفات بی باری با توجه به حضور دایم مستقل از بار اعمالی به ترانسفورماتور پررنگ تر است.قطعا" کاهش تلفات در ترانسفورماتور منجر به افزایش راندمان ،طول عمر ترانسفورماتور مهم تر از همه کاهش تلفات شبکه سراسری برق خواهد شد و با توجه به تلفات بالای شبکه برق کشور،لزوم استفاده از ترانسفورماتورهای کم تلفات در چند سال اخیر مورد اهتمام قرار گرفته است بکارگیری و استفاده بهینه از ترانسفورماتورهای کم تلفات در شبکه های توزیع بجای احـداث و توسـعه نیروگاه ،صـرفه جویی قابل توجهی در سرمایه گـذاری اولیـه جهـت احـداث نیروگاه ها و توسعه شـبکه هـای انتقـال و توزیـع و سـوخت مصرفی ایجاد می گردد تلفات ترانسفورماتور شامل دو بخش عمده می شوند:
تلفات بارداری که شامل ،تلفات اهمی در همه اجزای حامل جریان از قبیل سیم پیج ها،اتصالات،بوشینگها ،تلفات ادی در اثر جریان های ادی(گردابی) و تلفات ناشی از شار نشتی (پراکندگی )در بدنه ترانس و غیره می باشد.تلفات اهمی بخش عمده ای از این تلفات را تشکیل می دهند که در اثر عبور جریان از سیم پیچ ها ایجاد می گردد و برای کاهش آن می بایست مقاومت سیم پیچ ها را کاهش داد.در شکل (1) سیم پیچ ترانسهای کم تلفات ملاحظه می شود.
شکل :1سیم پیج های ترانسهای کم تلفات.
-2تلفات بی باری شامل:تلفات هسته ،تلفات دی الکتریک ،تلفات هادی ها در اثر عبور جریان تحریک.تلفات هادیها در اثر جریانهای گردشی سیم پیچ های موازی می باشد .
این تلفات تابعی از فرکانس ، حداکثر چگالی شار و مستقل از بار بوده و در طول بهره برداری از ترانسفورماتور ثابت می باشد.برای کاهش این تلفات لازم است از آلیاژهای با کیفیت خوب (ورقه های فولادی با نفوذ پذیری بالا ،ضخامت کوچک و مقاومت بالا) و سطح مقطع مناسب برای ساخت هسته استفاده نمود.
بنابراین ارزیابی تلفات، ترانسفورماتورهای کم تلفات مطابق استاندارد DIN 42500طراحی و ساخته می شوند و دارای 9 طرح مختلف می باشند که 6 طرح ذیل دارای بیشترین کاربرد است.
الف- طرح:`AAتلفات بارداری متوسط و تلفات بی باری نسبتاً بالا ب-طرح 'AB تلفات بارداری متوسط و تلفات بی باری متوسط ج- طرح:`BBتلفات بارداری نسبتاً بالا و تلفات بی باری متوسط د- طرح:`CBتلفات بارداری نسبتاً پایین و تلفات بی باری متوسط و- طرح:`AC تلفات بارداری متوسط و تلفات بی باری پایین
ه- طرح:`CC تلفات بارداری پایین و تلفات بی باری پایین مزایای استفاده از ترانس های کم تلفات به شرح ذیل می باشد: -1 کاهش تلفات انرژی در ترانسفورماتورها و افزایش راندمان افزایش عمر ترانسفورماتورها به دلیل کاهش دمای داخلی آن
-2کاهش تلفات شبکه های بالادستی
-3افزایش قابلیت اطمینان ترانسفورماتورها
4 -کاهش بارگذاری شبکه های بالادستی
-5کاهش تقاضای توان الکتریکی در این مقاله از استاندارد مرجع اروپا (HD428)برای سطوح تلفات مجاز ترانسفورماتور های توزیع استفاده شده ،این استاندارد برای تلفات بی باری ونیز تلفات بارهر کدام سه آلترناتیو به عنوان کمیتهای مربوط به راندمان ترانس ها ،پیشنهاد کرده است.
در جدول شماره 1مقدار تلفات بی باری و بارداری ترانسفورماتور های معمولی و ترانسفورماتورهای کم تلفات جهت مقایسه ارائه میشود.
با توجه به مقدار پایین تلفات ترانس های کم تلفات نسب به ترانس هی معمولی جایگزنی ترانسهای طول عمر بالا با ترانس های کم تلفات باعث کاهش در میزان تلفات می شود.
شکل :2 تلفات بارداری و بی باری ترانسفورماتورهای معمولی و ترانسفورماتور های کم تلفات.
-3 ارزیابی اقتصادی ترانسهای کم تلفات
در طراحی ترانسفورماتورها،بررسی امکان فنی و اقتصادی،آلترناتیورهای مختلفی از ترکیب مواد اولیه و مشخصات مورد نیاز وجود دارد، تا تلفات هسته ،تلفات سیم پیچ ها،وزن ،اندازه هسته و سیم پیچ ها و یا ترانسفورماتور با حداقل هزینه و حداکثر راندمان ساخته شود.ولی در عمل اغلب بهبود یکی مستلزم هزینه بیشتری برای دیگری است.بطوریکه وزن و نوع مواد مستقیما در قیمت خرید ترانسفورماتور و تلفات در هزینه بهره برداری آن موثر هستند.علاوه بر موارد فوق عوامل زیر نیز در ارزش گذاری تلفات نیز موثر هستند.
-ضریب بار مصرف -زمان وقوع تلفات ماکزیمم -ساعات بهره برداری -موقعیت مکانی ترانس -مقدار تلفات توان -نوع مصرف بار -میزان ظرفیت ذخیره کل هزینه یک ترانس شامل چندین مولفه از قبیل قیمت خرید ،هزینه تلفات انرژی ، هزینه های نصب ،هزینه بازدید
