کد خبر: ۲۳۱۸۷
تاریخ انتشار : ۰۹:۲۲ - ۱۱ تير ۱۳۹۶
اگر چه ترانسفورماتورهای توزیع مانندسایر ترانسفورماتور‌ها از جمله تجهیزات با بازده بالای ساخته شده توسط بشر به حساب‌می‌آیند، اما دو نوع اصلی تلفات انرژی در این‌گونه تجهیزات می‌تواند سبب کاهش بازده کلی آن‌ها شود که عبارتند از: تلفات بی باری‌ناشی از تلفات هسته و پراکندگی‌ترانسفورماتور‌ها و تلفات بار که به طور عمده‌شامل تلفات اهمی و پراکندگی سیم پیچ‌های‌ترانسفورماتور است. در ادامه بیشتر با تلفات ترانس و نحوه تخمین ان آشنا می شوید.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز اگر چه ترانسفورماتور‌ها در صنعت برق به عنوان تجهیزات با بازدهی بالا شناخته‌می‌شوند، اما تفاوت بسیار زیاد میزان مصرف انرژی الکتریکی در زمانهای اوج مصرف وکم باری و نیز لزوم توجه به رشد سالانه بار ترانسفورماتور‌ها باعث دشواری انتخاب‌بهینه ظرفیت ترانسفورماتورهای توزیع و در نتیجه بالا بودن تلفات کلی آن‌ها می‌شود. این‌تفاوت میزان مصرف زمانهای مختلف را نمی‌توان به مقدار زیادی تغییر داد.
 
بنابراین باید با بکارگیری روشهای مدیریت بار ترانسفورماتورهای توزیع و نیز استفاده از طراحی ومواد مناسب‌تر و با در نظر گرفتن طرحهای فنی – اقتصادی با زمانهای برگشت سرمایه‌کوتاه مدت، نسبت به بهبود بازده ترانسفورماتورهای توزیع و کاهش تلفات آن‌ها اقدامات‌موثری انجام داد. بررسیهای انجام شده در نوشتار حاضر نشان می‌دهد که بازده واقعی‌ترانسفورماتورهای توزیع نصب شده در کشور (ظرفیت متوسط) در شرایط بارگیری، سالانه در حدود ۹۶ تا ۹۷ درصد است.

طراحی اولیه و ساخت ترانسفورماتورهای توزیع با استفاده از مواد و طرحهای‌مناسب‌تر باعث افزایش بازدهی آن‌ها تا حدود ۹۸ الی ۹۹ درصد با زمان برگشت سرمایه ۳ تا ۵ / ۳ سال خواهد شد.
ارزیابی تلفات و روشهای کاهش آن دربخشهای تولید، انتقال و توزیع انرژی‌الکتریکی از جمله مسائل مورد توجه در چندسال اخیر در کشور بوده است و در این میان باتوجه به سهم بسیار بالای تلفات سیستم توزیع، اهمیت کاهش این نوع تلفات بیش ازسایر بخشهاست. از جمله مسائل فنی وغیرفنی که باعث افزایش ناخواسته تلفات‌سیستم توزیع کشور شده است می‌توان به‌طراحیهای غیرمهندسی، استانداردهای قدیمی و ناکارآمد، گستردگی و پراکندگی‌فراوان شبکه‌های فشار ضعیف و روستایی، استفاده‌های غیرمجاز برق و… اشاره کرد که درهر حال آشنایی با سهم هر یک از مولفه‌های‌تلفات شبکه توزیع و ظرفیت واقعی کاهش‌این تلفات از طرق عملی و اقتصادی ارزش‌فراوانی داشته و تصمیم‌گیری در این زمینه را آسانتر می‌کند.

در میان تجهیزات مختلف شبکه توزیع، ترانسفورماتور‌ها که وظیفه تبدیل ولتاژ را درپست‌ها و خطوط برعهده دارند، همواره به‌عنوان دستگاههایی با بازدهی بسیار بالامطرح بوده‌اند. بر این اساس در کشور ما سهم‌کمی از تلفات انرژی الکتریکی را ناشی از آنها دانسته و یا آن که لااقل پتانسیل فنی -اقتصادی ناچیزی را برای کاهش تلفات توزیع‌ کشور از طریق بهبود بازدهی آن‌ها در نظرداشته‌اند که دلیل عمده این امر نیز از یک‌طرف عدم لحاظ شرایط بارگیری واقعی ترانسفورماتورهای توزیع در طولانی مدت و تاثیر فراوان این نحوه بارگیری بر بازده وتلفات واقعی این تجهیزات (مسائل فنی) است.
 
از طرف دیگر با توجه به غیررقابتی‌بودن صنعت ساخت ترانسفورماتور‌ها واستفاده از فن‌آوریهای نسبتا ارزان و قدیمی وحمایت از این سیستم در کشور در بیشترحالت‌ها با اهمیت دادن فراوان به مسائل فنی‌دیگر نظیر بهبود ولتاژ و عامل قدرت شبکه ازطریق خازن گذاری و… و نیز مهم دانستن‌مسائل غیرفنی نظیر استفاده‌های غیرمجاز ازبرق و… لزوم توجه بیشتر به این مساله مهم ازنظر اولویت بندی در رده‌های پایین‌تری قرار گرفته است.

بررسیهای انجام شده در اورپا و آمریکای‌شمالی نشان داده است که در میان عوامل‌موثر و روشهای مناسب برای کاهش تلفات‌شبکه‌های توزیع، بهبود بازده و مدیریت بارترانسفورماتورهای توزیع، بالاترین ارزش افزوده را دارد. استفاده از روشهای دیگر نظیرخازن گذاری، بهبود و افزایش ولتاژ شبکه یاافزایش سطح مقطع هادیهای مورد استفاده در خطوط انتقال و توزیع در اولویتهای بعد قرارمی‌گیرند.
 
همچنین تحقیقات صورت گرفته درکشورهای مختلف نشان داده است که در میان‌تجهیزات الکتریکی، پس از موتورها، ترانسفورماتورهای توزیع، بیشترین پتانسیل را برای کاهش اقتصادی تلفات دارند؛ بنابراین مشخص است که بررسی بازده وتلفات واقعی ترانسفورماتورهای توزیع نصب‌شده در کشور و امکان کاهش این تلفات با درنظر گرفتن مسائل اقتصادی اهمیت فراوانی‌داشته و در این نوشتار این موضوع موردارزیابی قرار می‌گیرد.

تلفات و بازده واقعی ترانسفورماتورهای توزیع کشور

اگر چه ترانسفورماتورهای توزیع مانندسایر ترانسفورماتور‌ها از جمله تجهیزات بابازده بالای ساخته شده توسط بشر به حساب‌می‌آیند، اما دو نوع اصلی تلفات انرژی در این‌گونه تجهیزات می‌تواند سبب کاهش بازده کلی آن‌ها شود که عبارتند از: تلفات بی باری‌ناشی از تلفات هسته و پراکندگی‌ترانسفورماتور‌ها و تلفات بار که به طور عمده‌شامل تلفات اهمی و پراکندگی سیم پیچ‌های‌ترانسفورماتور است.

برای دانستن بازده یا تلفات واقعی‌ترانسفورماتورها، نیاز به دانستن ضریب بار و نحوه بارگیری از آن‌ها و نیز عامل قدرت (COSF) این تجهیزات است. ضریب بار ترانسفورماتورهای توزیع که به نحو قابل‌ ملاحظه‌ای بر روی تلفات بار و در نتیجه بازده‌کلی آن‌ها تاثیر می‌گذارد عموما برای ترانسفورماتورهای مختلف موجود در شبکه و در زمانهای متفاوت، تغییرات وسیعی‌ می‌یابد (حالتهای بی باری کامل و شرایط اوج‌بار). لازم به ذکر است این تغییرات ضریب بار، تاثیر چندانی بر تلفات بی باری ترانسفورماتور‌ها نداشته و عمومٹ فرض‌می‌شود که در هر ضریب باری تلفات بی‌باری‌ترانسفورماتور‌ها ثابت است.
 
محاسبه و تخمین دقیق این ضریب بار متوسط و موثربرای ترانسفورماتورهای توزیع، بسیار دشوار بوده و بخصوص با توجه به گستردگی فراوان‌انواع مختلف ترانسفورماتور‌ها در بخشهای‌خانگی، تجاری، صنعتی و… و رژیمهای بارگیری متفاوت از این تجهیزات، عملا تعیین مقدار دقیق این ضریب، ممکن نیست.
 
برای حل این مشکل و ارزیابی نحوه‌بارگیری و ضریب بار موثر ترانسفورماتورهای‌توزیع در یک محدوده زمانی مشخص (مثلایک سال) روشهای مختلف و پیچیده‌ای ارایه‌شده که تخمین‌های قابل قبولی از شرایطواقعی ترانسفورماتور ارایه کرده است.

بررسیهای انجام شده توسط محققان‌ مختلف و همچنین دپارتمان انرژی آمریکانکات جالبی را در مورد ضرایب بارترانسفورماتورهای توزیع نشان می‌دهد. بار متوسط، اوج بار و ضریب بارمتوسط ترانسفورماتورهای توزیع سه فازنمونه را در آمریکا در محدوده سالهای ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۶ میلادی نشان می‌دهد. همان گونه‌که دیده می‌شود متوسط ضریب بار سالانه‌ترانسفورماتورهای مورد نظر برای‌ظرفیت‌های مختلف در محدوده ۴ / ۰ تا ۱۵ / ۰ است که این امر می‌تواند نمایانگر تعداد بسیار زیاد ترانسفورماتورهای توزیع نصب‌شده در آمریکا باشد.
 
در کشورهای مختلف، این ضریب بار متوسط و موثر بستگی به‌مقدار و الگوی مصرف انرژی، تعداد ترانسفورماتورهای موجود، اعمال روشهای مدیریت بار این تجهیزات، صنعتی بودن‌ کشور و… دارد، اما در هر حال به نظر می‌رسدکه ضریب بار متوسط ترانسفورماتورهای‌ توزیع در کشورهای مختلف تقریبا در همین‌محدوده قرار می‌گیرد و عملا نحوه بارگیری ازترانسفورماتور توزیع در یک کشور یک‌منحنی شبه نرمال خواهد بود که متوسطضریب بار ترانسفورماتور‌ها نیز همان مقادیر را خواهد داشت.

در این نوشتار با توجه به نبود اطلاعات مناسب برای تعیین دقیق ضرایب بار ترانسفورماتورهای توزیع در کشور و نیز ساده‌تر کردن بحث، ضریب بار ترانسفورماتورهای توزیع به صورت سه کمیت متفاوت برای سه محدوده زمانی‌مختلف، ارایه شده است.
 
به این ترتیب که فرض شده است ترانسفورماتورهای توزیع در ۱۵ درصد از ساعتهای سال در شرایط نزدیک به اوج با ضریب بار تقریبی ۹ / ۰ تا یک، در ۴۰ درصد از ساعتهای سال در شرایط بارگیری متوسط با ضریب بار تقریبی ۵ / ۰ تا ۶ / ۰ و در ۴۵ درصد از ساعتهای سال درشرایط کم باری با ضریب بار تقریبی ۱ / ۰ درحال بهره برداری هستند. تحت چنین حالتی‌ضریب بار متوسط سالانه ترانسفورماتورهای‌توزیع نصب شده در حدود ۴ / ۰ به دست‌می‌آید و این امر با در نظر داشتن آن که‌ظرفیت ترانسفورماتورهای توزیع نصب شده‌در کشور در حدود سه تا چهار برابر مقدارانرژی تولیدی در هر سال است و تقریبٹ هیچ‌گونه مدیریت باری در زمینه این تجهیزات‌صورت نمی‌گیرد منطقی است.
 
برای محاسبه بازده ترانسفورماتورها، تعیین مقدار متوسطعامل قدرت (CosF) نیز لازم است که دراین نوشتار مقدار ۸۵ / ۰ برای آن‌ها لحاظ شده‌است. همچنین با توجه به آن که‌ترانسفورماتورهای توزیع در رده‌های ولتاژی مختلف و در ظرفیتهای متفاوت در حال‌بهره‌برداری در شبکه است، متوسط ظرفیت‌آن‌ها محاسبه شده که درحدود ۱۵۰ تا ۱۶۰ کیلوولت آمپر است. ولتاژ اولیه این‌ترانسفورماتور‌ها نیز ۲۰ کیلوولت آمپر در نظرگرفته شده است.
مقادیر تلفات بی‌باری و تلفات‌بار ترانسفورماتورهای مورد نظر براساس استاندارد IEC۷۶ انتخاب شده که همان‌مقادیر پذیرفته شده در کشور ما حین طراحی‌ و ساخت ترانسفورماتورهاست. تن‌ها با در نظرگرفتن نحوه بارگیری و ضرایب بار عملی ترانسفورماتورهای در حال بهره‌برداری، بازده‌واقعی ترانسفورماتورهای توزیع نصب شده‌در کشور در حدود ۹۶ تا ۹۷ درصد به دست‌می‌آید و در صورت لحاظ کردن سایر عوامل‌تاثیر گذار بر روی بازده ترانسفورماتورهای‌درحال بهره‌برداری نظیر تاثیر تغییرات ولتاژشبکه و هارمونیکها، کاهش بازده‌ترانسفورماتور‌ها به مرور زمان و… بازده این‌تجهیزات حتی از این مقادیر نیز کمتر خواهدبود.
 
برای تخمین مقدار انرژی تلف شده دراین تجهیزات در سال پایانی برنامه سوم‌توسعه (۱۳۸۳)، با در نظر گرفتن مقدار انرژی‌پیش بینی شده برای تولید در این سال و نیزلحاظ کردن تلفات انرژی در مراحل تولید وانتقال و با فرض آن که ۸۵ درصد از انرژی‌عبور کرده از شبکه انتقال از طریق‌ترانسفورماتورهای توزیع به مصرف‌کنندگان‌نهایی می‌رسد، مقدار انرژی تلف شده ناشی‌از ترانسفورماتورهای توزیع در این سال درحدود ۲ / ۴ تا ۵ میلیارد کیلووات ساعت خواهدبود. براساس ضرایب بار انتخابی، سالانه در حدود ۱۲ هزارو ۳۵۰ کیلووات ساعت انرژی الکتریکی دریک ترانسفورماتور ۱۶۰ کیلوولت آمپر تلف‌می‌شود و با در نظر گرفتن تعدادترانسفورماتورهای موجود در شبکه توزیع‌کشور در پایان برنامه توسعه (حدود ۳۵۰ هزارعدد)، همان مقدار چهار تا پنج میلیاردکیلووات ساعت تلفات کلی به دست می‌آید.

نقش مواد و طراحی اولیه در کاهش تلفات‌
با توجه به تلفات بسیار زیاد تخمین زده‌شده در این نوشتار در رابطه با ترانسفورماتورهای توزیع، بدیهی است که‌استفاده از مواد و فن‌آوریهای مناسب که‌بتوانند به نحو اقتصادی و با زمانهای برگشت‌سرمایه معقول و کوتاه مدت باعث افزایش‌بازده ترانسفورماتور‌ها شوند اهمیت بسیار زیادی خواهد داشت. در این رابطه به منظورمقایسه، سه حالت دیگر برای طراحی اولیه‌ترانسفورماتور‌ها در نظر گرفته می‌شود امانحوه بارگیری از ترانسفوماتور‌ها بدون‌هیچ‌گونه تغییری مانند حالت قبل لحاظ می‌شود. این سه حالت شامل ساخت‌ترانسفورماتور مطابق با استاندارد اروپایی CENELEC HD ۴۲۸ (سطح CC س)، استفاده از هسته‌های آمورف همراه باتلفات‌بار معادل IEC و نیز استفاده از هسته‌های آمورف همراه با سطح تلفات بار معادل‌استاندارد HD ۴۲۸ (سطح C) هستند. بااستفاده از این حالتها، بازده واقعی ترانسفورماتورهای توزیع تا حدود ۹۸ الی ۹۹ درصد افزایش خواهد یافت. اما نکته قابل‌ملاحظه افزایش قیمت این نوع‌ترانسفورماتورهای جدید نسبت به‌ترانسفورماتورهای ساخته شده مطابق بااستاندارد IEC است.
 
با بررسی اطلاعات‌مختلف به نظر می‌رسد که افزایش قیمت ترانسفورماتورهای حالت اول -HD۴۲۸) سطح CC س) نسبت به ترانسفوماتورهای IEC در حدود ۲۰ درصد و در حالتهای دوم وسوم این افزایش قیمت به ترتیب ۳۰ و ۴۵ درصد خواهد بود که هر یک از این حالتهای سه گانه به ترتیب در حدود ۱ / ۱، ۶ / ۱ و ۲ درصد بازده کلی را افزایش خواهد داد.
 
در این‌مرحله توجه به این نکته ضروری است که اگرچه در نگاه اولیه به نظر می‌رسد میزان‌ تلفات ترانسفورماتورهای دارای بازده کلی (سالانه) بالاتر، باید کمتر از تلفات‌ترانسفورماتورهایی باشد که بازده کلی وسالانه آن‌ها پایین‌تر است، اما با توجه به آن که مقادیر تلفات بارداری در حالتهای مختلف‌می‌تواند بیش از چند برابر تلفات بی باری‌ترانسفورماتور‌ها باشد بنابراین با در نظرگرفتن ضرایب بار انتخابی و ساعتهایی ازسال که ترانسفورماتور‌ها در ضرایب بار مختلف قرار می‌گیرند میزان تلفات آنهاممکن است از روند بازده متوسط سالانه آنها تبعیت نکند.

برای تعیین میزان تلفات سالانه هر یک‌از ترانسفورماتورهای مورد بررسی و مدت‌زمان برگشت سرمایه‌های لازم برای خرید ترانسفورماتورهای با بازده بالاتر، ترانسفورماتورهای ۱۶۰ کیلوولت آمپر (متوسط ظرفیت در کشور) با نحوه بارگیری‌انتخابی در نوشتار حاضر و عامل قدرت ۸۵ / ۰ انتخاب می‌شوند. با در نظر گرفتن بازده واقعی‌ این ترانسفورماتورها، تلفات انرژی سالانه دریک ترانسفورماتور ۱۶۰ کیلوولت آمپر موجود در کشور (جدول ۶) در حدود ۱۲ هزار و ۳۵۰ کیلووات ساعت، در مورد ترانسفورماتورساخته شده مطابق با استاندارد HD ۴۲۸ (سطح CC س) در حدود ۷۹۹۰ کیلووات ساعت، برای ترانسفورماتور Amorph-IEC درحدود ۸۸۸۰ کیلووات‌ ساعت و برای‌ ترانسفورماتور Amorph-HD۴۲۸ (C س) درحدود ۵۹۷۰ کیلووات‌ساعت خواهد بود.
 
باتوجه به اینکه قیمت ترانسفورماتورهای ۱۶۰ کیلوولت آمپر موجود در کشور در حدود ۱۰ تا ۱۵ میلیون ریال است و نیز با این فرض که‌متوسط قیمت هر کیلووات ساعت انرژی‌الکتریکی تلف شده در ترانسفورماتورهای‌ توزیع در حدود ۲۰۰ ریال است، مدت زمان‌برگشت سرمایه برای حالتهای ذکر شده به‌ترتیب در حدود ۴ / ۳، ۴ / ۶ و ۲ / ۵ سال خواهدبود و این امر با درنظر داشتن عمر ۳۰ تا ۴۰ ساله ترانسفورماتور‌ها اهمیت بسیار زیادی‌دارد. بدیهی است که در صورت درنظر گرفتن‌سایر محاسن مربوط به افزایش بازده‌ترانسفورماتور‌ها نظیر افزایش عمر آنها، کاهش نیاز اوج بار و نیاز معمولی شبکه، کاهش انتشار آلاینده‌های زیست محیطی‌ناشی از نیاز به افزایش تولید و… این مدت‌زمان برگشت سرمایه بسیار کوتاهتر خواهدشد.
با توجه به تمام مسائل ذکر شده، پتانسیل قابل توجیه کاهش تلفات انرژی‌الکتریکی در شبکه توزیع از طریق بهبودبازده ترانسفورماتورهای توزیع با زمان‌برگشت سرمایه کمتر از ۵ / ۳ سال، در سال ۱۳۸۳ در حدود ۵ / ۱ میلیارد کیلووات ساعت‌تخمین زده می‌شود و بنابراین لازم است تا به‌این امر مهم بیشتر توجه شود.

نتیجه‌گیری‌
۱ - بازده واقعی ترانسفورماتورهای توزیع‌نصب شده در کشور (ظرفیت متوسط) درشرایط بارگیری، سالانه در حدود ۹۷ تا ۹۸ درصد است.
۲ - در سال پایانی برنامه سوم توسعه کشور درحدود چهار تا پنج میلیارد کیلووات ساعت ازانرژی الکتریکی تولیدی در کشور به دلیل تلفات ترانسفورماتورهای توزیع به هدرمی‌رود که این رقم معادل انرژی مصرفی‌توسط حدود  1.5 تا 2 میلیون خانواده است.
۳ - استفاده از مواد و طراحیهای بهینه‌می‌تواند بازده واقعی ترانسفورماتورهای توزیع کشور را به نحو اقتصادی و با زمان‌ برگشت سرمایه 3 تا 3.5  سال تا حد مطلوبی‌افزایش دهد.
۴ - پتانسیل افزایش بازده واقعی‌ترانسفورماتورهای توزیع کشور ۹۸ تا ۹۹ درصد است و به این وسیله می‌توان تلفات‌شبکه توزیع را سالانه1.5  میلیارد کیلووات‌ساعت کاهش داد.
ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار
پرطرفدارترین عناوین