Increasing substation energy efficiency
Повышение энергетической эффективности тяговой подстанции за счет внедрения современных выпрямительных секций В-ТПЕД производства ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ»
Федеральным законом от 23 ноября 2009г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…» руководством Российской Федерации взят курс на поддержку и стимулирование мероприятий по повышению энергетической эффективности оборудования.
Анализ тягового электроснабжения, проведенный специалистами ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ» позволяет сделать заключение, что существует реальная возможность значительного повышения энергетической эффективности тяговой подстанции путём замены устаревших преобразовательных секций на выпрямительные секции В-ТПЕД.
Основные типы применяемых на тяговых подстанциях выпрямителей сведены в таблицу 1.
| Название выпрямительной секции | БВК- 2000 | ВАКЛЕ- 2000 | ВАКЛЕ- 2000 | ВАКЛЕ- 2000 | ВАКЛЕ- 2000 | В-ТПЕД- 2000-М2 | В-ТПЕД- 2000-Н | В-ТПЕД- 2000-М3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номинальный ток, А | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 | 2000 |
| Номинальная мощность, кВт | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 |
| Тип применяемых диодов | ВЛ-200 | ВЛ-200 | В-800 | Д-143 | Д-253 | SD2500 | SD2500 | W5092 |
| Класс применяемых диодов | до 13 | до 13 | до 24 | до 16 | до 20 | 25 | 25 | до 35 |
| Количество диодов | 72 | 72 | 24 | 24 | 24 | 12 | 12 | 6 |
| Наличие принудительной вентиляции | + | – | – | – | – | – | – | – |
Таблица 1
Вследствие несовершенства применяемых полупроводниковых приборов, а также больших потерь в шунтирующих резисторах и в системе принудительной вентиляции расход энергии в устаревших преобразовательных секциях значительно выше, чем в современных выпрямителях В-ТПЕД. Особенность силовых схем влечет за собой повышенный расход электроэнергии, даже в том случае, когда коэффициент загрузки выпрямителя мал или нагрузка отсутствует вовсе. Специалисты ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ» провели расчеты энергоэффективности устаревших преобразовательных секций и современных выпрямителей собственного производства. График годовых потерь электроэнергии в зависимости от коэффициента загрузки выпрямителя дает представление о возможности экономии электроэнергии в случае замены устаревших секций на выпрямители серии В-ТПЕД.
Годовые потери энергии в преобразовательных секциях
При модернизации тяговых подстанций возможна замена устаревших агрегатов на выпрямители серии В-ТПЕД-2000 (SD2500), что при минимальных затратах на переоборудование подстанции (строительная часть остается без изменения) значительно увеличивает её энергетическую эффективность. В случае полной замены выпрямительного агрегата (силовой трансформатор и выпрямительная секция), в большинстве случаев целесообразно применять «мостовую» схему выпрямления (В-ТПЕД-2000М) вместо «нулевой» (В-ТПЕД-2000Н). Энергетические показатели этих выпрямителей практически одинаковы притом, что «мостовая» схема выпрямления обладает следующими преимуществами:
- Типовая мощность «мостового» трансформатора на 21% меньше чем «нулевого» при той же мощности на выходе преобразователя, что позволяет увеличивать выходную мощность тяговой подстанции при той же разрешенной мощности, получаемой от центра питания;
- Стоимость «мостового» агрегата ниже за счет того, что в трансформаторе отсутствует уравнительный реактор (несмотря на то, что количество полупроводниковых приборов в «мостовой» схеме больше);
- В преобразователе, выполненном по «мостовой» схеме отсутствует пик напряжения на «холостом ходу», что благотворно влияет на изоляцию системы электроснабжения;
- Как при нагрузке, так и в режиме «холостого хода» энергоэффективность «мостового» агрегате выше, чем у «нулевого». Зависимость потерь в агрегатах от коэффициента загрузки выпрямителя и схемы выпрямления наглядно представлены на графике (состав агрегата, выполненного по «мостовой» схеме: трансформатор ТСЗП-1600/10ГТУ3, выпрямитель В-ТПЕД-2000М, состав агрегата, выполненного по «нулевой» схеме: трансформатор ТСЗПУ-2000/10ГТУ3, выпрямитель В-ТПЕД-2000Н).
Годовые потери энергии в преобразовательных агрегатах
Выпрямители серии В-ТПЕД-М (W5092) могут применяться на вновь возводимых тяговых подстанциях. Выпрямители данной серии выполнены в виде малогабаритных ячеек с использованием силовой схемы на 6 диодах 35 класса, что позволяет заметно снизить потери в выпрямителе и увеличить его энергоэффективность. Выпрямители могут быть встроены в линейку комплектных распределительных устройств КРУм-600. В этом случае помимо резкого повышения энергетической эффективности оборудования, внедрение выпрямительных ячеек с таким конструктивным исполнением позволит значительно сократить затраты на строительную часть, за счет уменьшения площади подстанции и исключения кабельных соединений между В-ТПЕД и КРУм-600.
По графику экономической эффективности, на котором представлены гистограммы экономической целесообразности внедрения выпрямителей ЗАО «НПП Энергия» типа В-ТПЕД-2000 (SD2500) и В-ТПЕД-2000 (W5092) можно рассчитать сроки их окупаемости в зависимости от типа заменяемых преобразовательных секций.
Экономический эффект* от замены устаревших преобразовательных секций на выпрямители В-ТПЕД
По расчетным данным даже в случае отсутствия нагрузки на линии (выпрямитель работает на холостом ходу) экономический эффект от внедрения новых преобразовательных секций составляет в зависимости от типа заменяемых выпрямителей от 25 до 96 тыс. рублей в год. В случае работы преобразовательной секции при номинальной нагрузке выпрямители серии В-ТПЕД, производства ЗАО «НПП Энергия», смогут сократить расходы на электрическую энергию на сумму от 25 до 178 тыс. рублей в год.
