Использование тепла силовых масляных трансформаторов для теплоснабжения.

Применение тепловых насосов на трансформаторных подстанция — это один из способов использования тепла, выделяемого силовыми масляными трансформаторами для целей теплоснабжения электрических подстанций. Целесообразность утилизации тепловых потерь трансформаторов для отопления электрических подстанций. Установка теплового насоса не требуют больших капитальных затрат и может быть рекомендована к применению как для действующих так и вновь проектируемых подстанций.

Задача снижения расхода электрической энергии на собственные нужды подстанций (ПС) является одним из аспектов общей проблемы по снижению уровня потерь и повышению эффективности работы электроэнергетических систем, которая приобретает в настоящее время все большее значение. Это связано как с увеличением трансформаторной мощности ПС, так и с появлением на ПС сверхвысокого напряжения крупных потребителей электрической и тепловой энергии.

Современные трансформаторы имеют достаточно высокий коэффициент полезного действия, который в зависимости от мощности может достигать 99% и более. Однако при работе трансформатора часть трансформируемой электромагнитной энергии теряется и выделяется в виде тепла, которое рассеивается в окружающую среду.

Тепловые потери в трансформаторах большой мощности составляют сотни киловатт. Для снижения этих потерь осуществляется целый ряд мероприятий проводимых как на стадии конструирования и изготовления трансформаторов, так и в процессе их эксплуатации в энергосистемах. Однако тепловые потери трансформаторов и автотрансформаторов можно не только снижать, но и полезно использовать, для целей теплоснабжения.

Схема отбора тепла от трансформатора.

В зависимости от типа, количества и мощности, установленных трансформаторов, их нагрузки, требуемой тепловой производительности, вида используемого теплоносителя в системе отопления (трансформаторное масло, вода, воздух) и удалённости потребителей могут применяться различные схемы отбора тепла:

• c непосредственной подачей нагретого масла в систему отопления;
• c нагревом воды в масло-водяном теплообменнике;
• с нагревом воды посредством теплового насоса;
• с нагревом воздуха в масло-воздушном теплообменнике;
• с непосредственным отводом нагретого воздуха от охлаждающих радиаторов;
• с нагревом воздуха в водо-воздушном теплообменнике.

В данном случае была применена схема отбора тепла, с нагревом теплоносителя для нужд подстанции непосредственно при помощи теплового насоса.

На подстанции установлен австрийский тепловой насос OCHSNER OWWP 56, мощностью 60 кВт и бак теплоаккумулятор на 2 000 литров.

На сегодняшний день такая система получила наиболее широкое распространение, в основном это обусловлено тем, что она позволяет использовать уже существующие радиаторы водяного отопления и передавать тепло на расстояния до 1 километра. Все остальные системы, могут передать тепло потребителям расположенным в непосредственной близости от трансформатора.

Схема нагрева воды посредством теплового насоса и подача ее потребителям.

Нагретое масло из верхней части бака трансформатора масляным насосом подается в теплообменник «масло — вода», где отдает теплоту другому теплоносителю, который циркулирует в промежуточном контуре между тепловым насосом и теплообменником «масло-вода». В испарителе ТН теплоноситель отдает теплоту фреоновому контуру. Фреон, при поступлении теплоты начинает кипеть. После сжатия компрессором и конденсации в конденсаторе ТН температура фреона повышается, и его теплота передается воде, подаваемой потребителям.

При температуре масла 20-30 °С температура воды достигает значений 55-65 °С. Такую схему также применяют на подстанциях 110-400 кВ.

Применение в схеме теплового насоса (ТН) позволяет:

• повысить надежность трансформатора за счет разделения масляного контура и контура теплоносителя и, кроме того, не допустить перегрева изоляции трансформаторов;
• расширить диапазон использования теплоты трансформатора, увеличить температуру нагреваемой воды и дальность транспорта тепла;
• использовать систему отбора не только для отопления, но и для горячего водоснабжения.

И в заключении хочется сказать, что рациональное использование тепла обусловленного потерями силовых трансформаторов, для покрытия тепловых нагрузок является одним из возможных путей экономии электроэнергии на собственные нужды подстанций. Экономический эффект при этом достигается за счет снижения доли электроэнергии используемой на покрытие тепловых нагрузок (а в ряде случаев также на охлаждение и обдув трансформаторов) в общем объеме электроэнергии расходуемой на собственные нужды подстанции.

Для решения вопроса о технико-экономической целесообразности снижения потерь и возможных размерах такого снижения необходимо принимать во внимание такие факторы как удаленность подстанции от источников централизованного теплоснабжения, соизмеримость потерь тепла трансформаторов с его потребностью и т.д., а также на конкретные условия производства и передачи электроэнергии, сложившиеся в рассматриваемом регионе.

Как сделать из трансформатора нагреватель воды: подробное описание

Для нагрева воды электричеством в системе отопления и горячего водоснабжения частного дома или квартиры в бойлерах и электрокотлах чаще всего используются различные ТЭНы, но это не единственный вариант. Знание того, как сделать нагреватель воды из трансформатора, поможет сделать своими руками альтернативную систему нагрева.

Можно ли сделать из трансформатора нагреватель воды

Использование трансформатора для нагрева воды вполне возможно. При работе его обмотки нагреваются и основная задача при проектировании такого устройства — это передать тепло воде. Отопление с помощью трансформатора тоже вполне возможно.

Принцип действия такого нагревателя

Принцип работы такого нагревателя основан на нагреве короткозамкнутого витка. В данном устройстве в его качестве используется спираль из медной или нержавеющей трубки. Ее витки замыкаются между собой перемычкой и, фактически, это устройство работает в режиме короткого замыкания и является трансформатором тока.

На концах трубки находятся два участка с резьбой или накидными гайками (американками) для подключения к системе проточного водоснабжения или отопления. При работе трубка нагревается и передает тепло протекающей внутри воде.

Важно! Без воды или при отсутствии протока включать устройство нельзя. Трубка нагреется до высокой температуры и может вывести аппарат из строя или даже привести к пожару.

Как используется трансформаторный нагреватель

Применит такую конструкцию можно везде, где есть необходимость нагревать воду, протекающую через него.

Отопление

Для отопления с помощью такого аппарата необходимо использовать трансформатор большой мощности – 5-8кВА. Подключается аппарат через пускатель, в цепи управления которого устанавливается термодатчик, измеряющий температуру выходящей воды и отключающий нагрев при достижении заданного значения.

В старых системах отопления, которые подключались к АГВ и твердотопливным котлам советского производства, движение воды производилось самотеком, за счет разницы высоты и температуры. Для более эффективной работы устройства, экономии электроэнергии и предотвращения перегрева необходима установка в систему насоса, ускоряющего поток воды и выравнивающего ее температуру в радиаторах.

Совет! Дополнительно сэкономить электроэнергию помогает установка комнатного датчика температуры.

Нагрев воды трансформатором

Такой аппарат можно использовать для нагрева проточной воды вместо бойлера. Для надежной работы необходимо использовать датчик протока, включающий нагрев при открытом кране и отключающий при закрытом.

Дополнительно целесообразна установка тиристорного или симисторного регулятора в цепи первичной обмотки.

Совет! Управлять силовым симистором можно при помощи диммера, который устанавливается в цепи люстры или настольной ламы.

Изготовление нагревателя своими руками

При наличии знаний основ электротехники и опыта работы слесарным инструментом такой аппарат можно изготовить самостоятельно.

Необходимые инструменты и материалы

Для работы необходимы:

• трансформатор достаточной мощности;
• медная или нержавеющая трубка Ø12-20мм;
• две “американки”;
• минеральная или стекловата;
• датчик температуры или протока;
• пускатель;
• дополнительные датчики и регуляторы.

Из инструментов понадобятся газовая горелка или электросварка, молоток, плоскогубцы, отвертка, гаечные ключи для подключения к водопроводу и амперметр для настройки.

Технология процесса

Изготовление этого устройства происходит в несколько этапов:

• вынуть пластины трансформаторного железа из катушек и разобрать аппарат;
• удалить вторичную обмотку;
• согнуть трубку спиралью и приварить к концам “американку”;
• если позволяют габариты трансформатора, обмотать трубку теплоизолирующим материалом для уменьшения нагрева аппарата;
• собрать трансформатор и подключить к водопроводу или отоплению;
• включить в сеть и замерять ток;
• если потребляемая мощность мала или велика, то, соответственно, увеличить или уменьшить число витков;
• после окончания испытаний подключить датчики, пускатель и другие элементы автоматики.

Выбор трансформатора

Главным критерием при выборе электротрансформатора для устройства является мощность:

• нагрев воды для крана – 1,5-3кВА;
• душ – 3-5кВА;
• отопление – от 5кВА.

Другой фактор — это форма магнитопровода и обмоток. Необходимо, чтобы вторичная обмотка была намотана отдельно от вторичной, иначе свободного места после ее удаления не хватит для намотки труб нагревателей.

Этим требованиям соответствует старый катушечный сварочный трансформатор. После широкого распространения инверторных сварочников эти аппараты стоят без использования во многих мастерских и гаражах.

Информация! При использовании обмотки автотрансформатора в качестве первичной обмотки его мощность будет в несколько раз меньше паспортной.

Использование трехфазного трансформатора

Мощность однофазного аппарата для отопления квартиры, а тем более дома недостаточная. В этом случае используются трехфазные приборы. Трубки для нагрева воды наматываются на каждую катушку в отдельности и соединяются последовательно пластмассовыми или резиновыми трубками.

Важно! Использование металлических труб может привести к появлению уравнительных токов и нарушению равномерности нагрузки.

Компенсация реактивной мощности

Трансформатор кроме активной использует реактивную, или индуктивную энергию. Она перегружает электропроводку и увеличивает счет за электроэнергию. Для ее компенсации параллельно первичной обмотке устанавливаются бумажные или пленочные конденсаторы напряжением не менее 350В.

Необходимая емкость этих элементов рассчитывается по специальным таблицам и формулам или подбирается опытным путем:

• присоединяется конденсатор емкостью 0,5мкФ;
• производится измерение потребляемого тока;
• добавляется еще один конденсатор и вновь замеряется ток;
• п.3 повторяется, пока показания амперметра не станут минимальными.

Меры безопасности

Нагреватель воды из трансформатора достаточно безопасный прибор – в нем отсутствует контакт между электросетью и нагревателем. Основная опасность в перегреве из-за отсутствия протока воды. Есть два способа решения этой проблемы:

• Установка датчика протока. Отключает нагрев при отсутствии движения воды через нагревательную трубку.
• Подключение термопредохранителя. Выходит из строя при перегреве, но спасает само устройство. Можно взять из неисправного конвектора, тепловентилятора или фена.

Важно! Желательно установить обе защиты, но использование термопредохранителя является обязательным.

Кроме того, в таком нагревателе необходимо заземлять металлический корпус, магнитопровод и вторичную обмотку.

Изготовление нагревателя воды из трансформатора — это необычная альтернатива магазинному электрокотлу и нагревателю проточной воды.

Тепло силовых трансформаторов для отопления

Данным проектом предусмотрено использование тепловой энергии, поступающей от нагретой поверхности радиаторов работающего трансформатора в виде теплого воздуха, для отопления зданий подстанции. Отбор тепловой энергии (теплого воздуха) производится с помощью разборного воздушного теплообменника, который монтируется вокруг одного (или нескольких – для большего эффекта) из радиаторов трансформатора.

Рейтинг проекта +1

Верификация

Ваш аккаунт не верифицирован. Для верификации одним из возможных способов пройдите по ссылке.

Узнать, зачем нужно верифицировать свою учётную запись, вы можете в базе знаний.

translation missing: ru.home.title

У вас недостаточно рейтинга для выставления отрицательной оценки

Социальная активность: 53

Команда

Обсуждения

Комментарии

интересная мысль для охлаждения перегруженного трансформатора;

Верификация

Ваш аккаунт не верифицирован. Для верификации одним из возможных способов пройдите по ссылке.

Узнать, зачем нужно верифицировать свою учётную запись, вы можете в базе знаний.

translation missing: ru.home.title

У вас недостаточно рейтинга для выставления отрицательной оценки

Уважаемый Олег, спасибо большое за интерес к проекту! Наш проект всё-таки больше ориентирован на отбор тепловой энергии трансформатора. Теплообменник, который устанавливается вокруг радиаторов трансформатора препятствует естественному теплообмену с окружающим воздухом, что в случае выхода из строя насосов, обеспечивающих принудительную циркуляцию воздуха от теплообменников к зданию и обратно, может способствовать перегреву трансформаторного масла. Поэтому естественно требуется контролировать температуру масла. Существующих систем охлаждения трансформатора, как правило, достаточно для его эффективного охлаждения.
Если не трудно поясните Ваши комментарии от 05.07.2015 г.

Верификация

Ваш аккаунт не верифицирован. Для верификации одним из возможных способов пройдите по ссылке.

Узнать, зачем нужно верифицировать свою учётную запись, вы можете в базе знаний.