Проектирование трансформаторных подстанций. Вы заинтересованы в снижении расходов?
По роду деятельности мне часто доводится консультировать предприятия, на балансе которых содержатся трансформаторные подстанции (ТП). Чаще всего руководство таких предприятий сетует на высокие суммы, выставляемые энергопоставщиком за активные и реактивные потери в трансформаторах. Кроме того, текущее обслуживание ТП, равно и проведение периодических лабораторных испытаний и замеров, также требует определенных затрат. Собственник, не видя прямой отдачи от подобных вложений, относит их к финансовым потерям. И в этом есть своя логика: деньги расходуются, а продукции не видно. Тем не менее, именно содержание собственной ТП помогает решить ряд насущных проблем, в том числе вопрос бесперебойного электроснабжения и качества электроэнергии. Как найти баланс между целесообразностью и издержками? Ответ прост – проектирование трансформаторных подстанций должно учитывать производственные нужды и экономическую эффективность. Об этом – ниже.
Типичные ошибки проектирования трансформаторных подстанций
Как правило, проектирование трансформаторных подстанций, равно как и проектирование электрики, производится по определенным алгоритмам-шаблонам. В случае с ТП это выглядит следующим образом: проектировщик получает техническое задание, после чего определяет структурную схему трансформаторной подстанции и распределительных устройств, производит расчет мощности трансформатора (трансформаторов), токов короткого замыкания, заземления и релейной защиты. Затем, исходя из полученных величин, подбирается оборудование: силовые трансформаторы, компоненты цепей учета, шины, изоляторы и так далее. Все это оформляется документально (проект трансформаторной подстанции включает в себя несколько томов схем, расчетов, описаний и обоснований). После согласования с инспектирующими органами энергопроект трансформаторной подстанции передается заказчику, после чего в работу включается электромонтажные организации. Затем – контрольные испытания и замеры, заключение договоров, ввод в эксплуатацию.
Допустим, проектировщик все рассчитал верно согласно техническому заданию на разработку электропроекта ТП, проект был согласован и принят. Тем не менее, существует весьма значительное упущение – при проведении проектирования трансформаторной подстанции упущены режимы работы оборудования предприятия, что чаще всего вызвано недостатком данных для проектирования электрики или незнанием технологии. Ниже – пример.
Опыт как пример: проектирование трансформаторной подстанции в Москве
Мной было получено задание на проектирование трансформаторной подстанции одного из хлебзаводов г.Москвы. Отмечу, что предприятие на тот момент являлось уже действующим – речь шла о реконструкции ТП с целью снижения эксплуатационных расходов и приведения в соответствие параметров питания. После проведения энергоисследования объекта было установлено: на балансе хлебзавода содержится два силовых масляных трансформатора по 600 кВА каждый, при этом основная нагрузка (электропечи) в часы-пик потребляет 60% мощности одного трансформатора, второй ТМ является резервным. Акцентирую, что клиентское предприятие работает в режиме максимальной нагрузки всего лишь 8 часов, что обусловлено технологическими ограничениями: треть суток занимает выпечка хлеба (пиковая нагрузка), остальное время – подготовительные процессы (приготовление опары и вымешивание теста). Кроме производства хлеба, хлебзавод занимается выпуском макаронных изделий, при этом оборудование макаронного цеха в сравнении с горячим цехом пекарни потребляет сравнительно мало.
Согласно договору, описываемый хлебзавод выплачивал поставщику электроэнергии потери в 2-х силовых трансформаторах, плюс реактивное потребление. Расчет потерь и реактивного потребления выполнялся энергопоставщиком по официально утвержденным методикам, так как приборами учета данных величин ТП оборудовано не было. Чаще всего данные методики защищают интересы энергопоставщика, позволяя ему начислять суммы, значительно превышающие уровень фактического расхода электроэнергии. Это подтвердилось проведенными мной расчетами, поэтому один из первых шагов проектирования трансформаторной подстанции касался переоборудования цепей учета – было принято решение о выносе учета на сторону высокого напряжения.
Тот факт, что силовые трансформаторы недогружены, не избавляет собственника трансформаторной подстанции от необходимости выплаты потерь в нем. При этом уровень потерь холостого хода напрямую зависит от мощности силового трансформатора, поэтому второе решение касалось замены ТМ-600 на ТМ-400. Кроме того, была переоборудована схема РУ-10: резервный трансформатор был отключен, но при проведении любого вида работ на основном трансформаторе резерв можно было включить в считанные минуты.
Было решено оборудовать трансформаторную подстанцию конденсаторной установкой, работающей в автоматическом режиме. Благодаря подобному шагу мы смогли снизить уровень расходов на перетоки и генерацию практически до нуля.
Проектирование трансформаторной подстанции заняло месяц, еще неделя потребовалась на согласование проектной документации и две недели – на проведение реконструкционных работ и лабораторных испытаний. Конечно же, это повлекло немалые вложения, но предварительно мной совместно с экономистами предприятия была просчитана экономическая эффективность данных мероприятий – срок полной окупаемости составил 28 месяцев.
Подытожим: Рациональное проектирование трансформаторных подстанций является целесообразным шагом, способствующим значительной экономии денежных средств.
Для оптимизации расходов при проектировании трансформаторной подстанции на вновь вводимых или реконструируемых объектах, помимо традиционных расчетов, следует оценивать:
- возможность установки средств учета на высокой стороне;
- соответствие мощности силовых трансформатора(ов) фактической нагрузке;
- режимы потребления, обусловленные технологическим циклом;
- целесообразность установки компенсирующих устройств;
- обеспечение резервного питания.
Для качественного проектирования систем электроснабжения недостаточно в совершенстве владеть техническими нюансами выполнения проектно-изыскательных работ и знать нормативно-техническую документацию…