IZAZOVI UVOĐENJA ENERGETSKI UČINKOVITIH NAPREDNIH ... fileIzazovi uvođenja energetski učinkovitih naprednih transformatora 7/16 Transformatori u HEP ODS-u Tablica 1. Broj transformatorskih

Zagreb, 10. listopada 2018.

IZAZOVI UVOĐENJA ENERGETSKI UČINKOVITIH NAPREDNIH TRANSFORMATORA

Renato Ćućić, dipl.ing.el. univ.spec.oec.Krešimir Ugarković, dipl.ing.el. univ.spec.oec.

1. MBA alumni konferencija„SUVREMENI IZAZOVI U ENERGETICI na Poslijediplomskom MBA studiju

Ekonomija energetskog sektora”

Izazovi uvođenja energetski učinkovitih naprednih transformatora 2/16

Uvod (1/2)

• 1831. Michael Faraday konstruira uređajpomoću kojeg je otkrio elektromagnetskuindukciju.

• Uređaj ima su sve osnovne elementetransformatora: dvije nezavisnezavojnice i zatvorenu željeznu jezgru.

Slika 1. Faradayev prvi transformator: dvije zavojnice namotane na željezni toroid

• 1885. godine, tri mlada mađarska inženjeraKaroly Zipernowsky, Miksa Déry i Otto Bláthykonstruirali su prve transformatore i prvitransformatorski sustav s paralelnomdistribucijom.

Slika 2. Prvi transformator iz 1885. (Zipernowsky, Déry i Bláthy)


Uvod (2/2)

• 1888. Nikola Tesla je izumio AC motor (jedanod najvećih izuma svih vremena) – dolazi dorazvoja AC distribucijskog sustava, te razvojadistribucijskog transformatora.

• 1891. Nikola Tesla izumio je rezonantni Teslintransformator, namijenjen stvaranju vrlo visokihnapona uz visoku frekvenciju.

Slika 3. Jedan od originalnih Teslinih AC motora

Slika 4. Tesla sjedi u svom laboratoriju iza Teslinog transformatora


Razvoj transformatora• Glavni dijelovi transformatora su jezgra, namoti, izolacija i kotao.• Tijekom godina svaki pojedini dio doživio je svoj evolucijski napredak.

Slika 5. Glavni dijelovi transformatora


Izolacija

• Današnji transformatori su gotovo cijeli punjeni uljem, a rani transformatori su koristili azbest, pamuki prešpan u zraku

• Krajem 19. stoljeća koristio se lakirani izolacijski papir koji je bio znatan korak unaprijed.

Slika 6. Ulje u transformatoru

• Mineralno ulje se počelo koristiti 1906. godine kao izolatorte sredstvo za hlađenje i ostalo je u upotrebi do danas.


Kotao• Rani transformatori s kraja 19. stoljeća bili su izrađeni od lijevanog željeza.• Od onda se izrađuju varenjem ploča.• Odvojivi hladnjaci od rebrastih čeličnih limova pojavljuju se početkom 1920.-ih• U 1930.-im pojavljuju se hladnjaci s ventilatorima.• Prisilno hlađenje s pumpom za ulje i ventilatorom predstavljeno je 1950.-ih

godina• Hermetički zatvoreni transformatori pojavljuju se 1970.-ih godina. U početku

nisu imali konzervatorski spremnik, već se problem širenja ulja rješavaodubljim rebrima.

• Naknadno je usvojen dizajn s konzervatorskim spremnicima.

Slika 7. Primjer današnjeg transformatorskogkotla

Slika 8. Izgled transformatora iz 1917. godine

Slika 9. Evolucijski izgled transformatora po godinama


Transformatori u HEP ODS-uTablica 1. Broj transformatorskih stanica na dan 31.12.2016.

Tablica 2. Instalirani kapaciteti u postrojenjima u MVA (transformatori) na dan 31.12.2016.


Povećanje učinkovitosti• Primjena novih tehnologija u HEP ODS-u.• Unutar EU se provode mjere za povećanje energetske učinkovitosti svih uređaja koji koriste

električnu energiju• Slijedom navedenog donesena je i uredba EU br. 548/2014 te nova hrvatska norma HRN EN

50588-1:2015 kojom su propisane maksimalne dopuštene vrijednosti gubitaka u praznom hodui kratkom spoju transformatora koji se koriste u distribuciji i prijenosu električne energije.

• U sklopu uvođenja novih tehnologija provode se pilot projekti u kojima se provjeravaju i ispitujurazna tehnološka rješenja koja bi mogla pridonijeti modernizaciji distribucijskog sustava,povećanju energetske učinkovitosti i pouzdanosti opskrbe električnom energijom te ostvarivanjukoncepta naprednih mreža.

• HEP-ODS primjenjuje suvremene tehnologije iz područja transformatora kojima se postojećamreža postupno razvija i pretvara u naprednu elektroenergetsku mrežu => SmartGrid


Nove tehnologije - en. učinkoviti transf. (1/2)

• HEP ODS prati EU trendove u tehnološkom razvoju opreme i uređaja• Nužno je kontinuirano praćenje i implementacija:

• Hrvatskih normi HRN i europskih normi EN• Međunarodnih normi IEC

• U cilju smanjenja gubitaka transformatora te zadovoljenja EU regulative pokrenut je pilotprojekt implementacije energetski učinkovitih transformatora 20(10)/0,42 kV snaga urasponu 50-1000 kVA.

• Jezgra energetski učinkovitih transformatora izrađuje se od hladnovaljanog orijentiranogtransformatorskog lima visoke permeabilnosti i smanjenih gubitaka.

• Limovi mogu biti izolirani slojem izolacije visoke kakvoće.• Veća učinkovitost se postiže i načinom obrade limova, tako se najučinkovitiji limovi dobivaju

laserskom obradom.• Smanjenjem debljine ploča lima, dodatno se povećava učinkovitost.• Energetski učinkoviti transformatori imaju gubitke u praznom hodu za 30 % niže (znatno

smanjenje gubitaka) u odnosu na dosad ugrađivane transformatore u HEP ODS-u.Postupnom ugradnjom energetski učinkovitih transformatora te zamjenom starihtransformatora očekuje se smanjenje ukupnih tehničkih gubitaka u distribucijskoj mreži.


Nove tehnologije - en. učinkoviti transf. (2/2)

• Prema proračunu kapitalizacije troškova gubitaka, ugradnja učinkovitog transformatora umjestoklasičnog transformatora isplatit će se već za 5 godina (nakon toga postiže se kontinuiranadobit).

Slika 10. Graf kapitalizacije troškova gubitaka klasičnog i učinkovitog transformatora


Nove tehnologije - amorfni transformatori (1/3)• Implementacija tehnološkog razvoja - amorfni transformatori• Amorfni lim, za razliku od klasičnog magnetski orijentiranog lima, ima nekristalnu, odnosno

nasumičnu raspodjelu atoma iz čega proizlaze i drugačija fizikalna svojstva, kao što su znatnoniži specifični gubici, niža indukcija zasićenja i veća lomljivost.

• Proizvodni postupak obuhvaća proizvodnju legure željeza, bora i silicija i njezino hlađenjebrzinom koja onemogućuje formiranje kristalne strukture. Limovi dobiveni ovom metodom suoko 10 puta tanji i, zbog složenosti proizvodnog postupka, skuplji od magnetski orijentiranoglima.

Slika 11. Usporedba kristalne i amorfne strukture materijala Slika 12. Proizvodnja amorfnih materijala

metodom brzog hlađenja taljevine


Nove tehnologije - amorfni transformatori (2/3)

Slika 13. Primjer amorfnog transformatora

• Distributivni transformatori s jezgrama od amorfnog materijala imaju za oko 50-70 % nižegubitke praznog hoda od klasičnih transformatora.


Nove tehnologije - amorfni transformatori (3/3)

• Analiza isplativosti:• ugradnja amorfnog transformatora umjesto klasičnog transformatora isplatit će se za nešto

više od 18 godina (pri opterećenju transformatora od 20%).

Slika 14. Graf kapitalizacije troškova gubitaka klasičnog i amorfnog transformatora


Nove tehnologije - regulacijski transformatori• Uvođenje novih tehnologija u HEP ODS-u - u planu implementacija nove tehnologije regulacijskih

transformatora• U starijim izvedbama regulacijskih distribucijskih transformatora prijenosni omjer se podešava

pomoću regulacijske sklopke koja se nalazi na srednjonaponskoj strani i to isključivo ubeznaponskom stanju.

• razvoj distributivnih regulacijskih transformatora koji omogućavaju promjenu prijenosnog omjera podopterećenjem. Takve izvedbe se od starijih razlikuju po građi regulacijske sklopke, upravljačkojjedinici kojom se definira ponašanje sklopke te dodatnoj opremi koja ovisi o specifičnostima izvedbe.

Slika 16. Promjena napona u sustavu bez regulacijskog distribucijskog transformatora

Slika 17. Promjena napona u sustavu s regulacijskim distribucijskim transformatorom


EU fondovi

• Projekti energetske učinkovitosti - financirani iz EU fondova


Hvala na pažnji!

[email protected]@hep.hr

Documents

IZAZOVI UVOĐENJA ENERGETSKI UČINKOVITIH NAPREDNIH ... fileIzazovi uvođenja energetski učinkovitih naprednih transformatora 7/16 Transformatori u HEP ODS-u Tablica 1. Broj transformatorskih