Трансформаторлық подстанциялар үшін энергияны үнемдеу шаралары қандай?

Тиімділікті арттыру үшін ескірген трансформаторлық подстанция жабдықтарын жаңарту

Жоғары шығынды ескі активтерді анықтаңыз: Трансформаторлар, қосқыш қондырғылары және реакторлар паразиттік шығындарға 12–18% үлес қосады

Ескі станцияларда трансформаторлар, қосқыштар және реакторлар сияқты әртүрлі көне жабдықтар болады, олар энергияны тек тұтынады. Бұл ескі компоненттер барлық станцияның тұтынатын энергиясының шамамен 12–18 пайызын шығындарға жібереді, әсіресе олар жұмыс істемей, тыныштықта тұрған кезде. Тозған өзектері бар трансформаторлар магниттену ақаулары мен осы қиын өткізгіштік (эдди) токтары салдарынан көбірек қуат жоғалтады. Қосқыштар да уақыт өте келе нашарлайды, себебі контакттарда кедергі жиналады, бұл жылу проблемаларына әкеледі. Реакторлар да тиімді емес, өйткені олардың магнит өрістері қазір дұрыс байланыспайды. Бұл ақауларды олар ауырғанға дейін анықтау үшін техниктер әдетте ыстық аймақтарды анықтау үшін жылулық камераларды, изоляцияның күйін тексеру үшін жартылай разрядтарды сынау тестілерін және жоғалтуларды дәл өлшеу үшін дәл санағыштарды орнатады. Мұндай тексеру процесінен өту техникалық қызмет көрсету бригадаларына алдымен қай бөлшектерге назар аудару керегін анықтауға көмектеседі. Осылайша олар барлық жабдықты бірден ауыстырмай-ақ ең ірі энергия жоғалтушыларды жөндеуге болады, бұл ақшаны үнемдейді және энергияның шығындарын азайтады.

Жоғары әсер ететін модернизацияларға басымдық беріңіз: Аморфты металл трансформаторлары мен вакуумдық қосқыштар жүктемесіз жұмыс істегендегі және қосу-өшіру кезіндегі шығындарды қатты азайтады

Энергияның пайдаланылуын жақсарту бойынша модернизациялық шараларды ең көп тиімділік әкелетін аймақтарға бағыттаңыз. Екі ерекше нұсқа – аморфты металл трансформаторлар мен вакуумдық қосқыштар. Аморфты трансформаторлар өзіндік ерекшелігімен ерекшеленеді, себебі олардың өзектері дәстүрлі болат емес, бірақ кристалды емес қорытпалардан жасалған. Бұл конструкция дәстүрлі моделдерге қарағанда жүктеме жоқ кезде болатын энергия шығынын шамамен үштен екісін қысқартады, яғни жүйелер белсенді түрде жұмыс істемейтін кезде шығындалатын энергия азаяды. Вакуумдық қосқыштар да өзіндік рөл атқарады, себебі олар электр доғаларын тоқтату үшін ауа немесе май орнына вакуумды қолданады. Олар токты әлдеқайда тезірек және таза үзеді, сондықтан қосу-ажырату кезіндегі шығындар шамамен 40%-ға азаяды. Қайда инвестициялау керектігін шешкен кезде, алдымен жүктеме үлгілерін талдаңыз және қарапайым құн есептеулерін жүргізіңіз. Мысалы, біріншілік тарату подстанциясының трансформаторларын алайық – бұл ескі құрылғыларды алмастыру ғана энергия шығындары бойынша жылына он мыңнан астам доллар үнемдеуге әкеледі. Бұл жаңартулар тек энергияның пайдаланылуын жақсартумен шектелмейді, сонымен қатар олар қайта алмастыруға дейін ұзақ уақыт қызмет етеді, жиі қызмет көрсетудің қажеті болмайды және подстанциялардың тыныш тұрған кезіндегі электр энергиясын тұтынуын азайту арқылы коммуналдық қызметкерлердің «жасыл» мақсаттарына жетуге көмектеседі.

Электр станциясының энергия жоғалтуын азайту үшін күйге негізделген техникалық қызмет көрсетуді енгізу

Уақытқа негізделген жоспарларды сенсорлармен басқарылатын бақылауға ауыстыру: Жылулық түсіру, жартылай разряд және DGA құрылғылардың қызмет ету мерзімін ұзартады және қосымша жоғалтуларды 22%-ға дейін азайтады

Жоспарланған техникалық қызмет көрсетуден шартты бақылауға көшу энергияның артық шығындалуын азайтады және активтердің қызмет ету мерзімін ұзартады. Жылулық түсіру трансформаторлардағы аномалды жылу жиналуын бақылайды, ол қауіпті деңгейге жетпес бұрын. Жартылай разряд датчиктері коммутациялық құрылғылар мен изоляциялық қаптаулардағы изоляция ақауларын бастапқы сатысында анықтайды. Сондай-ақ, сұйықтықта еріген газдарды талдау (СЕГ) — бұл сутегі, метан және этилен сияқты газдарды талдау арқылы доға түзу, қызу немесе корона әсері сияқты ерте белгілерді анықтау үшін маймен толтырылған жабдықтарды бақылау әдісі. Бұл датчиктер белгілі бір шектерден асатын ақауларды анықтаған кезде тек қажет болған кезде ғана техникалық қызмет көрсету жүргізіледі. Бұл әдіспен жабдықтардың қызмет ету мерзімі шамамен 15–20 жылға ұзарады. Экономия да қосылады. Кәсіпорындар паразиттік тұрақты жұмыс режиміндегі шығындарды шамамен 22% қысқартуы мүмкін, яғни жабдықтардың бөлшектері істен шыққан кезде де жүйелер тиімдірек жұмыс істейді. Ponemon Institute-тің 2023 жылғы зерттеуіне сәйкес, бұл тек қана энергия шығындары бойынша жылына шамамен 740 000 доллар экономияға алып келеді.

Негізгі сынақтарды стандарттау: Жылдық тұрақтылық кедергісі мен SF6 тазалығын тексеру орташа жүктеме шығынының 7,4% өсуін болдырмақ

Электр жүйелеріндегі энергиялық тиімділікке қатысты кәдімгі жылдық тексерістер барлығын өзгертеді. Ең маңызды екі сынақ — ток өткізгіштеріндегі тұрақты кедергіні өлшеу мен газды изоляцияланған қосқыштарда SF6 газының тазалық деңгейін тексеру. Тұрақты кедергі тотығу, дұрыс орналаспау немесе қарапайым тозу салдарынан артқан кезде, ол қиыншылық туғызатын I²R шығындарына әкеледі. Барлығы 10% ғана артса, әрбір қосқыш үшін жылына шамамен 3,2 миллион ватт-сағат энергия шығыны пайда болады. Ал SF6 газының тазалығы 99%-дан төмендеген кезде диэлектрлік беріктік белгілі бір дәрежеде төмендейді. Бұл доғаны өшіру үшін энергия шығыны 40%-ға дейін артуын, жұмыс кернеуінің көтерілуін және жүйедегі реактивті шығындардың ұлғаюын білдіреді. Осы сынақтарды міндетті етіп, нәтижелерді тіркеу арқылы техникалық шығындардың қалыпты 7,4%-ға артуын (дұрыс бақылаусыз қосқыштар станцияларында байқалатын) болдырмауға болады. Мәселелерді ерте шешу сондай-ақ ақша үнемдейді. Бес жыл ішінде қондырғылар әдетте 220 мың доллардан астам энергия шығынын тәжірибеде бастан кешіреді. Сонымен қатар, жақсы кернеу реттеу шектерін сақтау әлдеқайда оңайласады — бұл электр желісінің пик жүктеме кезінде тұрақтылығын сақтау үшін толығымен қажетті шарт.

Нақты уақыттағы энергияның оптимизациясы үшін ақылды айналым станциясын автоматтандыру

Басқару жүйелерін жаңарту: IEC 61850 сәйкес шеткі басқарушылар динамикалық реактивті қуаттың оптимизациясын қамтамасыз етеді (+27% тиімділік)

Ескі типтегі электр станцияларының басқару жүйелері тұрақты конденсаторлық батареялардың орнатылуына және инертті көшіргіштерге сүйенеді, сондықтан жүктемелердің тербелісі кезінде реактивті қуатпен байланысты тұрақты проблемалар туындайды. Біз осы IEC 61850 стандартына сай шеткі (edge) басқару құрылғыларына көшкен кезде барлығы толығымен өзгереді, себебі олар деректердің көзінде әрекет ету үшін шамамен лездік шешім қабылдай алады. Бұл заманауи құрылғылар кернеу деңгейлері, ток күші және температура туралы нақты уақыттағы деректерді қабылдап, қажет болған жағдайда реактивті компенсацияны реттейді. Олар негізінде конденсаторларды қосып-өшіреді және трансформаторлардың көшіргіштерін нақты уақытта болып жатқан процестерге сәйкес реттейді. Практикада өткізілген сынақтар көрсеткендей, реактивті қуаттан пайда болатын шығындар ескі статикалық жүйелерге қарағанда шамамен 27 пайызға азаяды, сонымен қатар кернеуді реттеу дәлдігі +/– 3% орнына тек +/– 1,5% құрайды. Бұл неге құнды? Себебі кернеу төмендеуі немесе секірісі кезінде реле қосымша жұмыс істемейді, сонымен қатар көптеген тұтынушылардың бір уақытта электр энергиясын қолданатын тәуліктің ең жүктемелі сағаттарында қымбат тұратын берілу желілерінің тасымалдау қабілетінің толығымен толуын (конгестиясын) болдырмауға мүмкіндік береді. Кез келген аймақтық желі бағалауын қарастырсаңыз, техникалық шығындар әдетте 15 пайызға дейін жетуі мүмкін болғандықтан, жаңартылмаған жүйелер қауіпті жағдайларға ұшырайды.

Жасанды интеллектіге негізделген талдау жүйесін интеграциялау: Болжамдық ақауларды анықтау энергияның шашылу оқиғаларын және жоспарланбаған өшірулерді 31%-ға азайтады (IEEE PES 2024)

Дәстүрлі SCADA жүйелері жабдықтардың апатқа ұшырауына соңында әкелетін баяу қозғалатын ақауларды анықтау үшін жеткілікті емес. Бұл жиі авариялық тоқтатуларға және электр станцияларының желіде барлығын тепе-теңдікте ұстау үшін өндірісті қысқартуға тура келетін энергияны шашу (energy dumping) құбылысына әкеледі. Жаңа өнеркәсіптік зерттеу құралдары — бұл өткен кезеңдегі жұмыс көрсеткіштері, нақты уақыттағы температура өлшеулері, бөлшекті разряд сигналдары және тіпті жергілікті ауа-райы жағдайлары сияқты әртүрлі ақпарат көздерін біріктіреді. Бұл жүйелер трансформаторлардағы орамдардың зақымдануы, изоляциялық муфталарға ылғалдың түсуі немесе трансформатор майының ыдырауы сияқты белгілерді уақытылы анықтай алады. Машиналық оқыту алгоритмдері нақты апатқа дейін екі-үш апта бұрын ақауларды анықтайды, ол операторларға проблемаларды кризиске айналдырмас бұрын шешуге уақыт береді. Өткен жылы IEEE Power & Energy Society қоғамы жариялаған зерттеулерге сәйкес, бұл алғысқа лайық жүйелер энергияны шашу оқиғалары мен күтпеген өшірулерді шамамен 31 пайызға азайтады. Типтік 500 мегаваттық трансформаторлық подстанцияда бұл жылы шамамен бес гигаватт-сағат энергияны қалпына келтіруді және қымбат тұратын желі тепе-теңдігін реттеуге байланысты айыппұлдардан аман қалуды білдіреді. Ерте кірісу операторларға қызу нүктелері мен басқа ақауларды толық алмастыру қажет болғанша ғана емес, сонымен қатар трансформаторлардың алмастырылуын шамамен төрт жылға кейінге қалдыруға мүмкіндік береді, яғни ұзақ мерзімді тұрғыдан қарағанда қосымша үнемге әкеледі.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Сұрақ: Трансформаторлық подстанциялардағы паразиттік шығындар дегеніміз не?

Жауап: Паразиттік шығындар — бұл трансформаторлық подстанциялар тыныш тұрған кезде тиімсіз жабдықтар арқылы жоғалатын энергия. Көне жабдықтар осы шығындардың 18%-ға дейін үлесін қосуы мүмкін.

Сұрақ: Неге аморфты металл трансформаторлары тиімдірек?

Жауап: Аморфты металл трансформаторларының өзектері кристалды емес қорытпалардан жасалған, сондықтан олардың жүктемесіз жұмыс істеу кезіндегі шығындары дәстүрлі моделдерге қарағанда шамамен екі есе аз.

Сұрақ: Жасанды интеллектке негізделген талдау трансформаторлық подстанцияларға қандай пайда әкеледі?

Жауап: Жасанды интеллектке негізделген талдау апаттарды болжауға көмектеседі, жоспарланбаған өшірулер мен энергияның шашылу оқиғаларын апталар бұрын ақауларды анықтау арқылы азайтады, сондықтан да апаттардың алдын алуға мүмкіндік береді.