2 Характеристика технологического процесса

Основная деятельность предприятия – транспортировка газа от мест добычи до потребителя осуществляется по промысловым, магистральным и распределительным газопроводам. Протяженность только магистральных газопроводов ОАО "Газпром” составляет более 150 тыс. км. На КС этих газопроводов установлено более четырех тысяч газоперекачивающих агрегатов (ГПА) общей мощностью более чем 40 млн. кВт.

Газоперекачивающий агрегат (ГПА) предназначен для повышения давления и перемещения газа поступающего из входного коллектора компрессорной станции магистрального газопровода. ГПА находят применение в головных (ГКС), линейных (ЛКС) и дожимных (ДКС) компрессорных станциях магистральных газопроводов, а также в подземных хранилищах газа (ПХГ) и в специальных технологических установках.

Пермское ЛПУ МГ состоит из:

- руководства и аппарата управления;

Основные службы:

- газокомпрессорная служба ГКС (Пермская ГКС, Добрянская ГКС, Оханская ГКС;

- линейно-эксплуатационная служба ЛЭС (Пермская ЛЭС, Добрянская ЛЭС;

- службы энергоснабжения и релейной защиты (ЭС и РЗ);

- службы контрольно-измерительных приборов, автоматики и телемеханики КИП;

Вспомогательные службы:

- служба тепловодоснабжения и канализации (ТВС и К);

- службы связи;

- автотранспортного цеха (АТЦ);

- базы «Осенцы»;

- механического участка;

- группы по информационному обеспечению;

- участка по обслуживанию зданий и сооружений.

Служба ЭС и РЗ состоит из трех участков (Пермская, Оханская, Добрянская промплощадки).

Начальник службы, по 2 инженера на промплощадку, электромонтеры и аккумуляторщик.

3 Описание системы электроснабжения

Питание КС «Пермская» осуществляется с подстанции «Сафроны» 110/10 кВ. Питание первой секции шин энергоблока осуществляется от яч. №15 первой секции шин 10 кВ ПС «Сафроны» и второй секции шин энергоблока – от яч. №1 второй секции шин 10 кВ. Для учета электроэнергии на ПС «Сафроны» установлены счетчики электроэнергии СЭТ-4ТМ.

КТП КС «Пермская» – приемник 1 категории (2 независимых источника), энергоблок – приемник 1 категории особой группы наиболее ответственный (2 независимых источника и 3-ий резервный - ДЭС дизельная электростанция, необходимая для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме. Напряжение 0,4 кВ используется в качестве основного для распределения электроэнергии по территории предприятия КС «Пермская».

Энергоблок питает такие нагрузки, как ГПА, столовая, сварочный цех, здание очистных сооружений, столярный цех, служебный эксплуатационно - ремонтный блок СЭРБ -1, СЭРБ -2, операторная, котельная, катодная станция. КТП КС питает насосную станцию второго подъема, котельную, 30 электродвигателей АВО газа.

В энергоблоке установлено RM6 – КРУЭ внутренней установки в металлической оболочке, предназначенное для эксплуатации в распределительных сетях трехфазного переменного тока с целью повышения надежности электроснабжения потребителей и выполняет функции присоединения, питания и защиты одного или двух трансформаторов. Также в энергоблоке установлены масляные трансформаторы ТМГ с номинальной мощностью 1000 кВА, номинальным напряжением 10/0,4 кВ, 11 группа соединений обмоток (первичная обмотка – треугольник, вторичная – звезда).

Рисунок 1 – Однолинейная схема Энергоблока

Категория нагрузка – первая, установлены масляные трансформаторы ТМГ 1000/10-0,4 [1]. На данный момент их загрузка составляет:

Для Т1 получаем:

Для Т2 получаем:

Загрузка менее 0,6-0,7, что соответствует первой категории.

Таблица 1 Технические характеристики ТМГ - 1000 кВА

номер		соединение					Габариты, мм
ТМГ - 1000 кВА	10 /0,4	0, 11 гр.	1,47	12,2	5,5	0,8	1844 x 1029 x 1705

Полная масса - 2650 кг;

Масса масла – 560 кг.

4 Обзор и выбор аморфных трансформаторов

Распоряжением Правительства РФ от 1 декабря 2009 г. № 1830-р «План мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Российской Федерации», Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 29.07.2017) "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации", “Энергетическая стратегия России на период до 2030 года”, “Концепция энергосбережения и повышения энергетической эффективности ПАО «Газпром» на 2011–2020 годы”,

предусматривается разработка, и реализация комплекса мер по созданию благоприятных условий для развития производства энергосберегающих устройств и стимулированию роста предложения в соответствии с потенциальным спросом. В плане дано указание на формирование предложений по ограничению (запрету) оборота энергетических устройств, характеризующихся неэффективным использованием энергоресурсов, переход на путь инновационного и энергоэффективного развития, максимальная реализация потенциала энергосбережения во всех видах деятельности на основе государственной поддержки энергосберегающей политики ПАО «Газпром» и совершенствования управления энергосбережением.

Ежегодное потребление электроэнергии в России находится на уровне 900 миллиардов кВт-ч, при этом общие потери электроэнергии в распределительных трансформаторах оцениваются в 7,5 миллиардов кВт-ч и примерно 50% - это потери в магнитопроводах.

Ежегодные затраты на обслуживание одного распределительного трансформатора с магнитопроводом из холоднокатаной электротехнической стали составляют примерно 8% от его первоначальной стоимости.

На распределительные трансформаторы приходится 25–30% всех технических потерь в энергосистемах. Полностью устранить эти потери невозможно. Трансформатору для нормальной работы требуется энергия. Часть этой энергии уходит на нагрев проводов (потери короткого замыкания) переменные потери зависящие от нагрузки, часть — на перемагничивание (потери холостого хода) постоянные потери. В связи с изменением нагрузки на протяжении суток, а также в разные периоды года, весомость единицы потерь холостого хода в 2–4 раза выше единицы потерь короткого замыкания. Причем, трансформаторы работают круглосуточно, и соответственно потери холостого хода происходят постоянно. Поэтому с целью снижения затрат на производство и эксплуатацию распределительных трансформаторов перспективным направлением является применение магнитопроводов из аморфных (нанокристаллических) сплавов, при этом обеспечивается более чем пятикратное снижение потерь холостого хода трансформаторов по сравнению с традиционными магнитопроводами из электротехнической стали [4, 5].

Полные потери мощности в двухобмоточном трансформаторе равны:

, где – потери короткого замыкания.

, где – напряжение КЗ, % [6].

Использование электротехнической стали с ориентированными зернами и применение технологии step-lap при изготовлении магнитопровода позволило снизить на 20–30%, и это было серьезным достижением. Применение же аморфной стали позволяет совершить настоящий технологический прорыв, снизив в 2–3 раза.

Конечно, распределительные трансформаторы с аморфным сердечником вызывают большой интерес со стороны многих компании, но далеко не все готовы прибегнуть к применению аморфных трансформаторов. На сегодняшний день в России существует преимущественно консервативная точка зрения на возможности новых технологий в энергетике. В большинстве своём это связано с недостаточным количеством реализованных пилотных внедрений, а также отсутствием повсеместной практики корректной оценки полученных экономических эффектов. В период кризиса 2008–2009 годов повышенного спроса на новое оборудование мы не наблюдали, что вполне объяснимо. Впоследствии, чтобы заинтересовать потенциальных заказчиков в приобретении энергоэффективных трансформаторов, специалисты представляли расчет снижения технических потерь, согласно которому экономия за счет энергосбережения позволяет окупить увеличенную стоимость трансформаторов (мощностью 1000 кВА) за 3–5 лет. Сегодня экономическое положение в стране стабилизировалось, стал появляться интерес к оборудованию с улучшенными техническими характеристиками. В немалой степени благодаря государственной политике, росту тарифов на электроэнергию и переориентации российской энергосистемы на энергоэффективные технологии, стал расти спрос на энергосберегающее оборудование.

За выбором современных трансформаторов обращусь к российским компаниям – производителям трансформаторов:

1. Электротехническая компания «СлавЭнерго» находится в числе лидеров российского рынка по реализации проектов повышения качества электроэнергии и внедрению надежного распределительного оборудования в сети; производство низковольтных и высоковольтных трансформаторов до 6300 кВА и реакторов. Сухие силовые трансформаторы и реакторы марки «СлавЭнерго» адаптированы к тяжелым условиям работы в российских электросетях, а также к сложным погодным условиям. Специализация – производство трехфазных сухих защищенных трансформаторов, морских водозащищенных и каплезащищенных трансформаторов серии ТСЗМ [7].

2. ЗАО «Техиндустрия-М» с 1992 г. является официальным представителем Минского электротехнического завода им. В.И.Козлова (МЭТЗ) в РФ и специализируется на поставках, предпродажной подготовке, техническом обслуживании и ремонте силовых масляных и сухих трансформаторов (ТМГ и ТС) и комплектных трансформаторных подстанций (КТП), выпускаемых заводом [8].

3. Производственная группа «Трансформер» – российская компания, выпускающая электрооборудование нового поколения. Предприятия группы проектируют, изготавливают и поставляют силовые трансформаторы, трансформаторные и распределительные подстанции, низковольтное и высоковольтное оборудование, бетонные инженерные блоки, металлоизделия. Завод компании расположен в Челябинске, а производство – в Подольске. При производстве трансформаторов применена технология Step-lap, позволяющая улучшить качество изготовления и сборки магнитной системы, исключить из технологического цикла такую операцию, как перешихтовка верхнего ярма при насадке обмоток. Силовые трансформаторы, в которых была применена шихтовка типа Step-Lap, по статистическим данным имеют до 20% ниже потери и ток холостого хода. Компания производит ТМГ стандартные, ТМГ малошумные, ТМГ столбового типа, ТМГ аморфные и "умные" трансформаторы ТМГ.

Трансформаторы аморфные новой серии отличаются высокой энергоэффективностью за счет сниженных потерь холостого хода. Опыт эксплуатации аморфных трансформаторов за рубежом показал, что разница в цене между трансформатором АТМГ и ТМГ, равная примерно 30-35%, и окупается в течение 3-5 лет в зависимости от региональных тарифов на электроэнергию. Несомненно, что энергоэффективность является мировым трендом, и Россия отстает от индустриально развитых стран (Япония, Южная Корея, КНР, Сингапур) в создании энергоэффективных проектов. Поэтому целесообразно перенимать опыт индустриально развитых стран, а именно внедрять аморфные трансформаторы там, где это окажется целесообразным.

Установка пылезащищенных трансформаторов является слишком неэффективным мероприятием. Установка "умных" трансформаторов является дорогой и предприятие морально не готово к такому решению. Очевидно, что наш выбор – аморфный ТМГ производственной группы «Трансформер» [9].

В таблице 3 произведено сравнение трансформаторов одной мощности 1000 кВА, используемых на объекте.

Таблица 2. Сравнение моделей трансформаторов 1000 кВА

номер		соединение					, кВт	, кВт
1-ТМГ(трансформатор масляный герметичный воздушное охлаждение)	10/0,4	0, 11 гр.	1,47	12,2	5,5	0,8	5,57	55,16
2- сухой ТСЗ(защищенный)	10/0,4	0, 11 гр.	1,2	11,5	5,5	0,8	5,07	4,68
3 – сухой ТС	10/0,4	0, 11 гр.	1,3	11,5	5,5	0,8	5,17	4,78
4 – аморфный АТМГ	10/0,4	0, 11 гр.	0,55	11,4	5,5	0,8	4,38	4,00

Произведем расчет полных потерь по формуле, пример, для Т-1:

кВт*час

Для Т-2 (другой коэффициент загрузки):

кВт*час

Из таблицы 3 видно, что преимущество – у модели 4 АТМГ 1000 кВА, который позволяет на 60% снизить потери холостого хода.

Экономия в час по потерям холостого хода будет составлять 920 Вт, а по потерям короткого замыкания – 800 Вт.

Общие потери для Т-1 снижаются на 1,19 кВт*час, а для Т-2 – на 1,16 кВт*час.

Таблица 3. Технические характеристики АТМГ - 1000 кВА

номер		соединение					Габариты, мм
АТМГ - 1000 кВА	6 (10)/0,4	0, 11 гр.	0,55	11,4	5,5	0,8	1800 x 866 x 1305

Полная масса - 2280 кг;

Масса масла – 450 кг.

Вывод

В работе приведено описание предприятия ООО «Газпром Трансгаз Чайковский» и приведена краткая характеристика технологического процесса. Далее произведено описание системы электроснабжения Энергоблока, питающего основные нагрузки: ГПА, освещение, котельная, столовая. Определено, что установленные масляные трансформаторы ТМГ обладают достаточно большими потерями холостого хода и короткого замыкания. Далее произведен выбор аморфных трансформаторов вместо установленных ТМГ Т-1 и Т-2, при этом общие потери для Т-1 снижаются на 1,19 кВт*час, а для Т-2 – на 1,16 кВт*час.