Konferencja - Systemy informatyczne w energetyce SIWE'18
Technologie

Wpływ II etapu ekodyrektywy na parametry i konstrukcję transformatorów

Wydane w 2014 roku Rozporządzenie Komisji UE NR 548/2014  wymusiło zmianę parametrów transformatorów na bardziej energooszczędne począwszy od lipca 2015. Zmiana parametrów w myśl tego rozporządzenia następuje dwuetapowo. Pierwszy etap już obowiązujący ograniczył straty transformatorów do określonego poziomu. W roku 2021 zacznie obowiązywać drugi etap,  redukujący straty do poziomu jeszcze niższego. Poniżej przedstawiono przykłady korzyści jakie przyniesie obniżenie strat oraz symulacji w jaki sposób nowe poziomy strat maksymalnych mogą wpłynąć na konstrukcję transformatorów olejowych oraz żywicznych.

Ekodyrektywa

Pod pojęciem ekodyrektywy w odniesieniu do transformatorów mieści się zbiór uregulowań prawnych i normatywnych, z których głównymi są:

  • Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE (21 października 2009 r.) ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią
  • Rozporządzenie Komisji (UE) nr 548/2014 (21 maja 2014) w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do transformatorów elektroenergetycznych małej, średniej i dużej mocy
  • EN 50588 Transformatory średniej mocy 50 Hz, o najwyższym napięciu urządzenia nieprzekracza-jącym 36 kV — Część 1: Wymagania ogólne (zastępująca EN 50464-1 oraz EN 50541-1)
  • EN 50629 Sprawność energetyczna transformatorów dużych mocy (Um >36 kV lub Sr ≥ 40 MVA)

Celem wprowadzenia ekodyrektywy jest redukcja strat związanych z przesyłem i rozdziałem energii elektrycznej w krajach Unii Europejskiej do poziomu 16,2 TWh do roku 2025, redukcja emisji CO2 o 3,7 Mt, eliminację związków szkodliwych a także podniesienie bezpieczeństwa niezakłóconych dostaw energii.

Skutki wdrożenia

Ekodyrektywa różnicuje wymagane poziomy strat (i sprawności) ze względu na rodzaj transformatora (olejowe, suche) a także na jego wielkość. Stąd też 2.etap ekodyrektywy w różnym stopniu wpływać będzie na zmiany konstrukcyjne. W przypadku transformatorów suchych (żywicznych) o mocach od 800 kVA w górę konieczna będzie redukcja strat jałowych o 10%, podczas gdy straty obciążeniowe nie będą musiały ulec zmianie. W przypadku transformatorów mniejszych oprócz 10% redukcji strat jałowych konieczna będzie redukcja strat obciążeniowych o 6 – 18% w zależności od wielkości transformatora. Przy takiej umiarkowane redukcji możliwe będzie pozostanie przy dotychczasowych materiałach magnetycznych a szacowany wzrost masy może wynieść od 5 – 20 %. Korzyścią dla użytkownika będą oszczędności energii rzędu 2 – 6 MWh/rok w zależności od wielkości i stopnia obciążenia transformatora.

Dla transformatorów olejowych konieczne będą większe redukcje strat. Straty jałowe ulegną zmniejszeniu o 10% a straty obciążeniowe około 15% dla transformatorów większych (od 1250 kVA) oraz około 30% dla mocy niższych (do 1000 kVA). W tym przypadku redukcja strat jest więc znaczna. Skutkiem tego będzie konieczność użycia lepszych gatunków blach dla których oczekiwanym poziomem stratności będzie 0,60 – 0,65 W/kg. Natomiast przełoży się to na oszczędności energii do 13 MWh/rok w zależności od mocy transformatora i jego obciążenia. Obniżenie strat przekłada się na wzrost sprawności urządzeń. Porównanie sprawności transformatorów suchych i olejowych dla przykładowych mocy w 1.oraz 2.etapie ekodyrektywy pokazano na rysunku 1a i 1b

Rys 1a Porównanie sprawności transformatorów suchych w 1.i2. etapie ekodyrektywy

Rys 1b Porównanie sprawności transformatorów olejowych w 1.i2. etapwie ekodyrektywy

Transformatory (urządzenia) wyłączone z konieczności redukcji strat:

Do takich transformatorów, które znajdują się w profilu produkcyjnym firmy TRAFTA należą między innymi transformatory uziemiające, prostownikowe, górnicze a także dławiki kompensacyjne, ograniczające i gaszące. Mimo formalnego braku limitów dla strat tych urządzeń firma TRAFTA wprowadza na rynek wersje o zredukowanych stratach i hałasie (rys 2).

Rys.2. Przykład dławika ograniczającego prąd zwarciowy produkcji firmy TRAFTA o zredukowanym hałasie

Podsumowanie

Drugi etap ekodyrektywy przyniesie wymierne korzyści podczas eksploatacji transformatorów i jednocześnie zmniejszy negatywny wpływ energetyki na środowisko. Masa transformatorów może wzrosnąć, co powinno być uwzględnione przez producentów stacji natomiast z uwagi na niższe straty łączne nie powinno być problemów z nadmierną emisją ciepła wewnątrz stacji transformatorowych. Dla transformatorów suchych i dla wyższego zakresu transformatorów rozdzielczych olejowych możliwe będzie pozostanie przy dotychczasowych materiałach magnetycznych przy nieznacznie zwiększonym zapotrzebowaniu na materiały. Dla niższego zakresu transformatorów rozdzielczych olejowych konieczne będzie zastosowanie gatunków lepszych niż dotychczasowe; oczekiwanym poziomem stratności powinno być 0.60 – 0.65 W/kg, tak by osiągnąć wymagany poziom strat przy racjonalnych poziomach gęstości prądu i indukcji. Dla innych wyrobów nieobjętych wymogiem ekodyrektywy również jest możliwa redukcja strat, co firma TRAFTA w swych wyrobach wprowadza.

Jacek dziura

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top