rat

Published on January 2017 | Categories: Documents | Downloads: 33 | Comments: 0 | Views: 358
of 10
Download PDF   Embed   Report

Comments

Content











Ušteda energije smanjivanjem gubitaka ne opterećenih distributivnih transformatora






U Japanu je u upotrebi oko 16 milijuna jedinica distribucijskih transformatora. Ovi
transformatori troše veliku količinu energije u obliku "gubitka bez opterećenja" i " gubitaka
pod opterećenjem." Među tim gubicima, "gubitci bez opterećenja" su glavni. "gubitci bez
opterećenje" se mogu smanjti dramatično, zamjenom ovih transformatora sa „amorfnim
transformatorima“ (tj., transformatora sa amorfnom jezgrom). U radu se procjenjuje opseg
moguće uštede energije i smanjenje emisije CO2 usvajanjem "amorfnihtransformatora " u
Japanu i Kini.
Ključne riječi: Distribucijski transformatori, gubitci bez optrećenja, gubitci pod opterećenjem,
amorfni transformatori, energija, CO2 emisija

1. Uvod

Distribucijski transformatori u Japanu su klasificirani u dvije glavne skupine : to jest,
transformatori montirani na stupove u posjedu energetskih tvrtki i industrijski transformatori u
posjedu vlasnika postrojenja i građevina. Trenutno je u pogonu veliki broj transformatora, sa
starijom izvedbom oko 12 milijuna jedinica i sa novijom izvedbom oko 4 milijuna jedinica.
Na ovim transformatorima se javljaju dvije vrste gubitaka, a to su gubitci bez potrećenjai
gubitci pod optetrećenjem. Iako ovi gubitci nisu značajni na jednom transformatoru, oni
uzrokuju veliku količinu gubitaka snage na mikro razini jer se događaju kontinuirano na svim
transformatorima tokom dugog perioda od gotovo 30 godina. Veći dio tih gubitaka je
zastupljen gubitcima bez opterećenja, a te gubitke je moguće smanjiti izborom „amorfnih
transformatora“ koji koriste amorfne legure kao materijal za jezgru transformatora. U ovom
radu, ja ću razmotriti ovakav način smanjenja gubitaka u Japanu i dati pregled mogućnosti
smanjenja takvih gubitaka u Kini.

2. Gubitci snage distribucijskih transformatora u Japanu i mogućnosti smanjenja tih
gubitaka
2.1 Transformatori montirani na stupove
(1) Broj jedinica, broj godina u upotrebi , a kapacitet stupnih transformatora u upotrebi
Do kraja ožujka 2005. u Japanu su u upotrebi bili ovi transformatori ukupnog kapaciteta od
290 milijuna kVA.
Godišnjak „Machinery Statistics“ koji je objavilo Ministarstvo za gospodarstvo, trgovinu i
industriju koji sadrži evidenciju proizvodnje (kapacitet i broj jedinica) transformatora
montiranih na stupove ( standardni transformatori energetskih tvrtki) za svaku godinu.
Prema zapisniku ovi transformatori sa ukupnim kapacitetom od 290 milijuna kVA imaju
gotovo jednak zbirni iznos od ukupnog kapaciteta transformatora proizvedenih od 1973 do
2005.
Iz ovoga se može zaključiti da je prosječna upotreba transformatora oko 30 godina.
Ukupni broj stupnih transformatora proizvedenih u razdoblju od 1973 do 2005 je 11,7
milijuna, te se može procijeniti da je trenutno u upotrebi oko 12 milijuna transformatora u
Japanu prosječnog kapaciteta 24,7 kVA.
(2) Opterećenje transformatora montiranih na stupove
Ukupna iskorištena energija distribuirana ovim transformatorima i podzemnim
transformatorima korištenim za zahtjeve lektrične rasvjete i energije niskog napona u 2005.
je iznosila 322 milijarde kWh.
Ako to podijelimo na ukupni iznos od 316 milijuna kVA za kapacitere stupnih transformatora
i podzemnih transformatora i ukupnim brojem sati u godini dobijemo godišnju količinu
opterećenja 11,7% za ove transformatore. Na temelju tih vrijednosti, procijenjuje se
prosječno opterećenje od 14% nakon što uzmemo u obzir faktor snage na žičanim vezama.
(3) Trenutno stanje gubitaka snage na stupnim transformatorima
Gubitci snage koji se javljaju na ovim transformatorima su procijenjeni na sljedeći način:
- Broj transformatora proizvedenih u godini prema standardima , ukupni kapacitet
transformatora, prosječan kapacitet jednog transformatora je izračunat da bi se odrazila
promjena u standardima transformatora.
- Standardna vrijednost gubitka stupnih transformatora koji teoretski imaju prosječan
kapacitet izračunat gore je razmjerna prosječnoj vrijednosti isporučenih transformatora.
- Gubitci snage transformatora se računaju za razdoblje od 33 godine. Vrijednost gubitaka
iznosi 10,2 milijardi kWh godišnje.
(4) Gubitci koji će se pojaviti ako se transformatori zamijene sa već postojećim tipom.
Isti gubitci će se pojaviti ako se svi transformatori zamijena sa istim tipom koji je trenutno u
upotrebi. Kao rezultat toga, vrijednost gubitaka u slučaju da se zamijena izvrši na ovakav
način iznosit će 6,7 milijardi kWh godišnje.
(5) Gubitci koji će se pojaviti zamjenom s amorfnim transformatorima.
To su amorfni transformatori montirani na stupove (AMDT) s jezgrom od amorfni legura, koji
pokazuju najveću učinkovitost u smanjenju gubitaka od svih stupnih transformatora u
upotrebi. AMDT se pojavio u širokoj upotrebi u drugoj polovici 1990-tih i procjenjuje se da je
u Japanu u upotrebi 350 tisuća jedinica.
Gubitci koji bi se pojavili zamjenom svih 12 milijuna jedinica sa AMDT bi iznosili 2,3 milijarde
kWh godišnje.
Iz navedenih izračuna, utvrđeno je da ako bi se stupni transformatori trenutno u upotrebi
zamjene sa AMDT moguća je smanjiti gubitke znage za 7,9 milijarde kWh godišnje, dok
zamjenom sa transformatorima iste izvedbe moguće smanjenje je 3,5 milijardi kWh godišnje.
Drugim riječima, razlika bi bila 4,4 milijardi kWh godišnje nakon 30 godina između ova dva
slučaja.


Slika 1. Usporedba gubitaka
Tablica 1. Predstavlja stanje gubitaka stupnih transformatora i mogućnost uštede energije.
Vrijednosti su izražena u milijardama kWh godišnje.











Gubitci bez opterećenja Gubitci pod opterećenjem Ukupno
a.) gubitci prema
sadašnjim uvjetima
9.3 0.9 10.2
b.) zamjena sa već
postojećim
transformatorima
6.0 0.7 6.7
c.) zamjena sa
AMDT
1.7 0.6 2.3
d.) razlika između
a i b
3.3 0.2 3.5
e.) razlika između
a i c
7.6 0.3 7.9
f.) razlika između b
i c
4.3 0.1 4.4

Tablica 1.

2.2 Industrijski transformatori
(1) Broj godina radnog staža industrijskih transformatora
Nema statistike temeljene na stvarnim istraživanjima u pogledu broja jedinica i kapaciteta
industrijskih transformatora koji su u upotrebi, te se moraju procjeniti prema drugim
podatcima. U ovom slučaju najprije je potrebno utvrditi prosječan broj godian radnog staža
transformatora.
Prema istraživanju udruženja japanskih elektrotehničkih proizvođača iz 1993, prosječna
predviđena zamjena industrijskih transformatora 26,2 godine za uljni transformator, a za
transformatore sa lijevanom smolom 25,7 godina, oba vremena su kraća od vramena 28-35
godina data prema sličnim istraživanjima.
Međutim, u konačnici je „ Standardi za transformatore“ pododbor odbora za energetiku i
prirodne resurse u travnju 2002. u skaldu sa primjenom „Top Runner Scheme“ prema
zakonu za „racionalno korištenje energije u industrijskim transformatorima“ usvojeno da je
vrijeme za zamjenu 26 godina.
Prema tome pretpostavlja se da je prosječna upotreba industrijskih transformatora 26
godina.
(2) Broj jedinica i kapacitet industrijskih transformatora u upotrebi
Slično kao u slučaju stupnog transformatora, broj jedinica i kapacitet industrijskih
transformatora prodanih u proteklih 26 godina dobiveni su na temelju godišnjaka „ Machinery
Statistics „ koji je objavilo Ministarstvo gospodarstva, trgovine i industrije.
U ovom slučaju, svi uljni transformatori sa kapacitetom manjim od 10000 kVA su ubrojeni.
Što se tiče sugog tipa transformatora, transformatora s lijevanom smolom svi su uračunati
dok je samo jedna trećina od ostalih vrsta suhog tipa uračunata. Preostali dio je se uračunao
kao distributivni transformatori.
Kao posljedica toga, procijenjuje se da je oko 4 milijuna jedinica industrijskih transformatora
trenutno u upotrebi u Japanu sa ukupnim kapacitetom od 640 milijuna kVA (2,3 puta više
nego stupnih transformatora).
(3) Opterećenje industrijskih transformatora
Postoji samo nekoliko općih i sveobuhvatnih istraživanaj u pogledu opterećenaj industrijskih
transformatora. Jedino istraživanje je istraživanje energetskih potrošača na 290 lokacija
provedenim od strane pododbora „Transformatorski standardi“, te su dati izvještaji rezultata
istraživanja. Prema izvještaju prosječno godišnje opterećenej je 33,6%, prema ovoj
vrijednosti su ovome radu izračunati gubitci industrijskih transformatora.
(4) Trenutna vrijednost gubitaka industrijskih transformatora
Gubitci snage na 4 milijuna jedinica transformata su isto izračunati kao i za slučaj opisan
gore u 2.1 (3) prema godišnjaku „Machinery Statistics“
Kao rezultat, procjenjuje se da je vrijednost gubitaka industrijskih transformatora 34,5
milijardi kWh na godinu.
(5) Gubitci koji će se pojaviti ako se industrijski transformatori zamijene sa već postojećim
tipom
Gubitci koji će se pojaviti ako se 4 milijuna jedinica industrijskih transformatora zamijene sa
već postojećim tipom su računati istom metodom kao što je opisano u 2.1 (3) prema
godišnjaku „Machinery Statistics“.
Kao rezultat toga, vrijednost gubitaka ako bi se sve jedinice zamijenile sa već postojećim
tipom industrijskih transformatora bi iznosila 20,6 milijardi kWh na godinu.
(6) Gubitci koji će se pojaviti zamjenom industrijskih transformatora s amorfnim
transformatorima
To je amorfni transformator ( AMIT) koji ima jezgru od amorfne legure koaj pokazuje najveću
učinkovitost i najmanje gubitke snage u svim industrijskim transformatorima koji su trenutno
u upotrebi.
AMIT se pojavio u širokoj upotrebi u drugoj polovici 1990-tih i procjenjuje se da je u Japanu u
upotrebi 40 tisuća jedinica.
Gubitci koji će se pojaviti su računati istom metodom kao što je opisano u 2.1 (3) prema
godišnjaku „Machinery Statistics“. Prema tome ukupni gubitci bi iznosili 10,6 milijardi kWh na
godinu.
Tablica 2 prikazuje gubitke snage industrijskih transformatora i moguću uštededu energije.
Vrijednosti su izražena u milijardama kWh godišnje.
Gubitci bez opterećenja Gubitci pod opterećenjem Ukupno
a.) gubitci prema
sadašnjim uvjetima
24.2 10.3 34.5
b.) zamjena sa već
postojećim
transformatorima
12.0 8.6 20.6
c.) zamjena sa
AMDT
3.1 7.5 10.6
d.) razlika između
a i b
12.2 1.7 13.9
e.) razlika između
a i c
21.1 2.8 23.9
f.) razlika između b
i c
8.9 1.1 10.0

Tablica 2.

Iz navedenih izračuna, utvrđeno je ako se svi industrijski transformatori zamjene sa AMIT
moguće je smanjenje gubitaka od 23,9 milijardi kWh godišnje, ali ako se zamjene sa već
postojećiom izvedbom transformatora moguće smanjenje gubitaka je ne više od 13,9 milijardi
kWh godišnje. Drugim riječima to je razlika od 10 milijardi kWh godišnje između ova dva
slučaju kroz 30 godina.
2.3 Ukupna moguća ušteda energije na distributivnim transformatorima
Integracija 2.1 i 2.2 daje rezultat kao što je prikazano u tablici 3. Tablica 3 prikazuje gubitke
snage transformatora u Japanu i mogućnost uštede energije. Vrijednosti su izražena u
milijardama kWh godišnje.
Gubitci bez opterećenja Gubitci pod opterećenjem Ukupno
a.) gubitci prema
sadašnjim uvjetima
33.5 11.2 44.7
b.) zamjena sa već
postojećim
transformatorima
18.0 9.3 27.3
c.) zamjena sa
AMDT
4.8 8.1 12.9
d.) razlika između
a i b
15.5 1.9 17.4
e.) razlika između
a i c
28.7 2.1 31.8
f.) razlika između b
i c
13.2 1.2 14.4

Tablica 3.
Međutim, treba napomenuti da postoje promjenjivi faktori koji utječu na date vrijednosti
gubitaka opterećenja, jer postoji samo samo nekoliko istraživanja koja su rađena prema
stvarnim uvjetima industrijskih transformatora i ovih amorfnih transformatora koji u dizajnirani
za vrijednosti većih gubitaka i počinju da se koriste za vrijednosti manjih gubitaka. Dadalje,
gubitci pod opterećenjem da ju znatno manje mogućnosti smanjenja gubitaka od gubitaka
koji nastaju bez opterećenja. Dakle, u radu ćemo uglavnom gledati na smanjenje gubitaka
bez opterećenja.
Iz tablice 3. može se vidjeti da se na distribucijskim transformatorima javljaju gubitci bez
optetrećenja od oko 33.5milijardi kWh godišnje i da je najveća moguća ušteda sa amorfnim
transformatorima i do 28.7 milijardi kWh godišnje. U suprotnome također može se zaključiti
ako bi se svi distribucijski transformatori zamijenili zbog uštede energije sa tipom
transformatora koji je već u upotrebi gubitci će biti smanjeni samo na 15.5 milijardi kWh
godišnje, kao rezultat toga kroz 30 godina će se javljati razlika od 13.2 milijardi kWh
godišnje. Ova razlika uzrokuje smanjenje ubitaka za 1,2 % od ukupne potrebne energije od
1070 kWh godišnje. Ako bi ovo pretvorili u iznos CO2 emisije, ekvivalentno je smanjenju od
7,3 milijuna tona godišnje ( računajući prema tome da je emisija CO2 po 1kWh jednaka
0.555 kg).
3. Gubitci distribucijski transformatora u Kini i moguća smanjenja
Distribucijski transformatori u kini proizvode oko 240 milijuna kVA godišnje (oko 7 puta više
nego u japanu). Prosječan kapacitet dristribucijskih transformatora je oko 200 kVA po
jedinici. Na temelju ovih podataka napravljena je usporedba za smanjenje gubitaka bez
opterećenja između amorfnih (SH11) i standardnih transformatora (S9) , i iz toga slijedi:
- Jedinice proizvode oko 240 milijuna kVA godišnje podijelimo na 200 kVA po jedinici
dobijemo da ima 1,2 milijuna jedinica.
- Rezultati S9 transformatora: gubitci pod opterećenjem=2600 W, bez opterećenja=480
W
- Rezultati SH11 transformatora: gubitci pod opterećenjem=2600 W, bez
opterećenja=120 W
- Razlika između S9 i SH11 je 360 W po jedinici
- Izračun moguće uštede energije: 0,36 kW/jedinici x 8760 h/godišnje x 30 godina =
113,5 milijardi kWh/godišnje.
- Izračun mogućnosti smanjenja emisije CO2:
Uz pretpostavku da je u Kini emisija CO2 1kg/kWh, onda bi ušteda energije od 113,5
milijardi kWh/godišnje značila smanjenje emisije CO2 od 113500000 tona CO2
godišnje. To predstavlaj smanjenje od 2,7% od ukupnog iznosa emisije CO2 od 4,13
milijardi tona CO2 godišnje.




4. Kratki pregled

Utvrđeno je da smanjenje gubitaka bez opterećenja uvođenjem amorfnih transformatora
otvara mogućnosti uštede energije i smanjenje emisije CO2 na globalnoj razini u Japanu i
Kini:
- Japan:
Ušteda energije: 13 milijardi kWh godišnje (oko 1% energetskih potreba)
Smanjenje emisilje CO2: 7 milijuna tona godišnje (oko 0,6% od ukupne emisije CO2)
- Kina
Ušteda energije: 113,5 milijardi kWh godišnje (oko 5% energetskih potreba)
Smanjenje emisilje CO2: 110 milijuna tona godišnje (oko 3% od ukupne emisije CO2)
Radni vijek transformatora je oko 30 godina. Međutim, ako se donese što prije odluka za
uvođenje amorfnih transformatora postoji vrlo realna mogućnost uštede energije i smanjenje
emisije CO2 u periodu od 30 godina.
Isto tako ako bi se zamijenili sa već postojećom izvedbom dobitćemo negativan učinak za
narednih 30 godina. Nadati je se da će amorfni transformatori ući primjenu što prije.
Nadalje, informacije o učinku trenutno instaliranih transformatora bi trebale dovesti do
uvođenja energetski štedljivih transformatora. Međutim, te informacije su u ovome trenutku
slabo dostupne.
Nadati je se da će daljnja istraživanja dati stvarno opterećenje distribucijskih transformatora.




Sponsor Documents

Or use your account on DocShare.tips

Hide

Forgot your password?

Or register your new account on DocShare.tips

Hide

Lost your password? Please enter your email address. You will receive a link to create a new password.

Back to log-in

Close