ТРАНСФОРМАТОРЫН ЦАХИЛГААН ЭРЧИМ ХҮЧНИЙАЛДАГДЛЫН СУДАЛГАА

Ш.Дуламсүрэн, А.Бум-Аюуш

ДаТС –ийн Инженерчлэлийн салбарын багш bumaa_60@yahoo.comduya_mom@yahoo.com

Хураангуй:

ДСЦТСүлжээ ХК-нийДархан салбарын 6/0,4 кВ-н хүчний

трансформаторуудын 67,66 хувь нь 21-49 жилийн насжилтттай 66,78 хувь нь 30

хувиас бага ачаалалтай байгаа явдал нь цахилгаан эрчим хүчний техникийн

алдагдал болон засварын ажлын зардлыг байнга нэмэгдүүлж, сүлжээний

найдвартай ажиллагааны түвшинд нөлөөлөхүйц хэмжээнд хүрсэн байна. Иймд

компаний техникийн шинэчлэлийн бодлогоор хүчний трансформаторуудыг эдийн

засаг, санхүүгийн боломжтойгоо уялдуулан шинэчлэх зорилт тавин ажиллаж

байгаа ба ингэхдээ орчин үеийн дэвшилтэт технологийг аль болохоор түлхүү

нэвтрүүлэх “Цахилгаан Эрчим хүчний ухаалаг сүлжээг” бий болгохчиглэл барьж

байгаа болно. Энэ өгүүлэлд өндөр хүчдэлийн хүчний трансформаторын сүүлийн

үеийн дэвшилтэт технологид зүй ѐсоор тооцогдож байгаа аморф зүрхэвчтэй

трансформаторын онцлог, давуу талууд, ДСЦТС ХК-ний Дархан салбарт

ашиглагдаж 6/0.4 кВ хүчний трансформаторуудын насжилт судалгаа, эдгээрийг

аморф зүрхэвчтэй трансформатороор шинэчлэн солиход шугам сүлжээний үр

ашиг хэрхэн дээшлэх хийгээд хүн төрөлхтний өмнө тулгараад байгаа хүлэмжийн

хийг бууруулах талаар Монгол улсын нэгдэн орсон олон улсын гэрээ,

конвенцуудаар хүлээсэн үүргээ биелүүлэхэд оруулж болох хувь нэмрийн талаар

хөндсөн болно.

Түлхүүр үг:Аморф зүрхэвч, хоосон явалт, ачаалалтын хувь, гистерезисийн

гогцоо, насжилт

Судалгаанд:

2014 оны өвлийн их ачааллын хэмжилт,трансформаторын марк,ажилласан

хугацаа, аморф зүрхэвчтэй трансформаторын техникийн үзүүлэлт зэргийг

ашиглав

1.Аморф соронзон материалууд

Аморф соронзон материалуудын нэг онцлог нь тэдгээрийн атомуудын байрлал

үелэх чанаргүй, эмх замбараагүй боловч соронзон моментууд нь эрэмбэлэгдсэн

чиглэлтэй байдаг явдал юм. Ийм төрлийн материалуудын хайлмагийг талсжиж

амжаагүй байх явцад нь маш өндөр хурдтай (104-1060 сек) хөргөх нь аморф

бүтэцтэй соронзон материалыг гаргаж авах үндсэн арга юм. Аморф соронзон

хайлшуудыг Fe Co Ni –ийн аль нэгийг (75-85% агууламжтайгаар) шиллэг биет

үүсгэдэг, амархан хайлдаг металл биш (15-25% агууламжтайгаар) элементтэй

нэгтгэх замаар үйлдвэрлэнэ. Хамгийн өндөр соронзон нэвтрэмжтэй хайлшуудад

төмөр-никель (40% Ni, 40% Fe, 14% P, 6% В)-ийн, төмөр их агуулсан нэгдэлүүд

ордог.

Зураг 1.1 Кристалл ба аморф бүтэцтэй соронзон хайлшуудын атомын бүтэц

Аморф соронзон материалын янз бүрийн соронзон үзүүлэлтүүдийг

нэмэгдүүлэхийн тулд хром, молибден, хөнгөнцагаан, марганец, ванадий зэрэг

элементүүдээр сайжируулж өгнө. Металл биш элементүүд нь аморф материалын

соронзон болон температурын үзүүлэлтийг муутгадаг дутагдалтай талтай ч хувийн

цахилгаан эсэргүүцэл -г (1,25-1,8 мкОм м хүртэл) нэмэгдүүлдэг сайн талтай.

Орчин үеийн тасралтгүй хайлуулах аргуудаар аморф материалыг

1800м/мин хурдтайгаар янз бүрийн хэмжээстэй утас болон тууз байдлаар

үйлдвэрлэж байна. Аморф соронзон материалыг үйлдвэрлэсэний дараа гадны

соронзон оронд шатаан дулааны боловсруулалт хийж, механик стрессийг

арилгасанаар соронзон мэдрэмж , соронзон ханалтын индукц, хувийн цахилгаан

эсэргүүцэл нь нэмэгдэж, коэрцитив хүч, гистерезисийн болон хуйлрах гүйдлийн

алдагдалууд буурч, гистерезисийн гогцоо нь тэгш өнцөгт хэлбэртэй болж ирдэг.

Аморф соронзон материалыг соронзон мэдээлэл хадгалах, дуу бичлэгийн техник,

тусгай зориулалтын болон бага ба дунд чадлын хүчний трансформатор,

импульсийн тэжээлийн үүсгүүр, хэд хэдэн МГц хүртэлх давтамжаар ажилладаг

тогтмол хүчдэлийн хувиргуурууд ашигт үйлийн коэффициент өндөртэй цахилгаан

хөдөлгүүрүүд соронзон эсэргүүцэлийн элемент, соронзон экран зэрэгт өргөн

хэрэглэж байна.

2.Аморф зүрхэвчтэй трансформатор

Цахилгаан эрчим хүчийг хэмнэх зорилгоор трансформаторын тогтмол

алдагдал багатай аморф металл зүрхэвчтэй трансформаторыг үйлдвэрлэлд

нэвтрүүлээд удаагүй байна.

Аморф соронзон материалын атомуудын байршил тодорхой дүрэмгүй, эмх

замбараагүй байдаг учир трансформаторын зүрхэвчээр соронзон орны индукцийн

урсгал дайран өнгөрөх үед үүсэх гистерезисийн алдагдал маш бага үүсэхээс гадна

зүрхэвчний аморф ялтсан хуудасны зузаан маш бага 25мкм (0.025мм) орчим

(уламжлалт ган хуудаснаас 10 дахин нимгэн ) байдаг нь хуйлрах гүйдлийн

алдагдалыг нилээд хэмжээгээр бууруулдаг байна.

Зураг.2.1 Аморф зүрхэвч

Хуйлрах гүйдлийн алдагдал аморф материалуудаар хийгдсэн

трансформаторын зүрхэвчинд харьцангуй бага байдаг нэг шалтгаан нь энэ

төрлийн материалын хувийн цахилгаан эсэргүүцэл цахиурт гангийхаас 6-7 дахин

их буюу 1,2-1,4мкОм.м (уламжлалт цахиурт ганд 0,2-0,5мкОм.м ) байдаг юм.

Зураг 2.2 Зүрхэвчний аморф Metaglas нимгэн хуудас

Аморф металл нь цахилгаан гүйдэлд өндөр эсэргүүцэлтэй учир хуйларсан

гүйдлийн алдагдал маш бага байдаг. Судалгааны үр дүнд аморф зүрхэвчтэй

трансформатор нь уламжлалт ган зүрхэвчтэй трансформатортай харьцуулахад

олон талын давуу талуудтай болох нь батлагдсан байна. Хоосон явалтын гүйдэл

нь 2,5А-с 0,12А хүртэл эрс багасаж, чадлын нийт алдагдал нь 60 хувиар буурахын

зэрэгцээ жин нь 15 хувиар бага байсан.

0

0.5

1.0

1.5

+50 +100-50-100

Аморф зүрхэвч

Ган зүрхэвч

Н Ампер/метр

В Тесла

Зураг2.3 Трансформаторын зүрхэвчнийгистерезисийн муруйн харьцуулалт

Зургаас харахад аморф зүрхэвчтэй трансформаторын хоосон явалтын

алдагдал нь ердийн хүйтэн цувих аргаар үйлдвэрлэсэн цахиурт ган зүрхэвчтэй

ижил чадлын трансформаторын хоосон явалтын алдагдалаас бараг 3 дахин бага

байдаг. 1980-аад оноос эрчим хүчний хэрэглээнд өргөн нэвтэрч байгаа аморф

зүрхэвчтэй трансформаторууд нь дараах 3 төрөл болон хуваагдан ашиглагдаж

байна.

1. Тос дүүргэгдсэн аморф зүрхэвчтэй трансформаторууд (ил хувиарлах

байгууламж, үйлдвэрийн газруудад)

2. Цутгамал тусгаарлагчтай аморф зүрхэвчтэй трансформаторууд (зочид

буудал, эмэнэлэг, худалдааны төв, албан газрын зориулалттай барилгын

доторх далд хувиарлах байгууламж )

3. Агаарын шугамын тулгуурт байрлуулдаг бага чадлын аморф зүрхэвчтэй

трансформаторууд (ихэвчлэн ахуйн хэрэглэгчдэд)

Өнөөдөр дэлхий нийтэд тулгараад байгаа эрчим хүчний хэмнэлт, байгаль

орчинд ээлтэй технологи, хүлэмжийн хийн ялгаралтыг бууруулах зэрэг

асуудлуудыг шийдвэрлэхэд гол үүрэг гүйцэтгэх цахилгаан тоноглолд аморф

зүрхэвчтэй цахилгаан тоноглолууд ялангуяа дунд хүчдэлийн түгээх

сүлжээнүүдэд аморф зүрхэвчтэй трансформаторыг өргөн нэвтрүүлэх явдал нь

нэн ашигтай хувилбар гэж технологи өндөр хөгжсөн орнуудын мэргэжилтнүүд

үзэж байна. Орчин үеийн нанотехнологи, нимгэн ялтасны технологийн өндөр

хурд, бүтээмж бүхий лазерийн болон плазмын төхөөрөмжүүд аморф хайлшийн

үйлдвэрлэлд нэвтэрсэнээр Энэтхэг, БНХАУ, БНСУ зэрэг орнууд энэ чиглэлийн

үйлдвэрлэлээр дэлхийн тэргүүлэх улсуудтай зэрэгцэж чадсан байна. Аморф

зүрхэвчтэй трансформаторын үнэ нь уламжлалт цахиур ган зүрхэвчтэй ижил

чадлын трансформатораас 20-40% өндөр байгаа боловч ашиглалтын явцад

үүсэх зардал нь уламжлалт цахиурт ган зүрхэвчтэй трансформатораас бага

байдаг. Хэрэв дэлхийд ажиллаж байгаа бүх трансформаторыг аморф

зүрхэвчтэй болговол жилийн эрчим хүчний дундаж хэмнэлт нь 40 сая кВт цаг

юм. Аморф зүрхэвчтэй трансформаторын нэг давуу тал нь хоосон явалтын

алдагдалыг 75% хүртэл бууруулах боломжтой болсоноор цахилгаан эрчим

хүчийг үйлдвэрлэх явцад ялгарах нүүрс төрөгчийн давхар исэл СО2 –г багасгах

экологийн өндөр үр ашигтай технологи болж чадаж байгаа явдал юм.

ОХУ-д үйлдвэрлэгдсэн ТМ маркийн трансформатор, БНХАУ-д

үйлдвэрлэгдсэн аморф зүрхэвчтэй трансформаторуудын техникийн

үзүүлэлтүүдийг 1-р Хүснэгт -д үзүүлэв.

1-р Хүснэгт

250кВа 160кВа 100кВа 63кВа

SH15 ТМ SH15 ТМ SH15 ТМ SH15 ТМ

кзP [кВт] 2,6 3,7 2,2 2,65 1,5 1,97 1,04 1,28

ххP [кВт] 0,12 0,82 0,1 0,56 0,075 0,36 0,05 0,26

кзU [%] 4 4,5 4 4,5 4 4,5 4 4,5

ххI [%] 0,5 2,3 0,5 2,4 0,7 2,6 0,9 2

3.Судалсан байдал судалгааны түвшин:

Трансформаторын ажилласан жил Трансформаторын

тоо Эзлэх хувь

2-р Хүснэгт

ДСЦТС ХК-ний Дархан салбарын 6/0,4 кВ-н трансформаторыннасжилтын

бүртгэлийн дүн

3-р Хүснэгт

ДСЦТС ХК-ний Дархан салбарын 6/0,4 кВ-н трансформаторуудыначаалалтын

судалгааны дүн

Тосгон Бурхант Давхар

Трансформаторуудын эзлэх

хувь Тоо

Эзлэх

хувь Тоо

Эзлэх

хувь Тоо

Эзлэх

хувь

30%-с бага ачаалалтай

ажиллаж байгаа

трансформатор

27 57.44 83 81.37 32 61.53

31-99% ачаалалтай ажиллаж

байгаа трансформатор 20 42.55 19 18.62 20 38.46

100%-с илүү ачаалалтай

ажиллаж байгаа

трансформатор

- - - - - -

Дүн 47 100 102 100 52 100

Дархан салбарын Давхар хэсгээс нэн түрүүнд солих шаардлагатай байгаа 19ш

трансформаторыг түүвэрлэн авч Mathcad програм ашиглан тооцоог хийсэн.

Тооцооны үр дүнг 4-р хүснэгтэнд харууллаа.

1-10 9 4,47

11-20 56 27,86

21-49 136 67,66

Дүн 201 -

ORIGIN 1

Given

Data

33.5

33.5

33.5

33.5

33.5

7.6

33.5

3.7

7.6

7.6

6.2

1.97

33.5

33.5

6.2

33.5

7.6

1.97

1.28

6.2

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

1.56

6.4

0.82

1.56

1.56

1.9

0.36

6.4

6.4

1.9

6.4

1.56

0.36

0.26

1.9

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

202.169

0

0

275.296

181.0988

327.7

56.737

68.0169

191.205

0

208.247

32.62

0

56.27

45.7975

115.8132

234.993

22.146

12.37

175.48

400

400

400

400

400

630

400

250

630

630

320

100

400

400

320

400

630

100

63

320

i 1 rows Data( ) rows Data( )

Pkz Data1

Pxx Data2

n Data3

S Data4

S? Data5

919

Pkzi

Si

2

ni

S?i

2

niPxx

i 8760

63928.47

56064

56064

70646.774

62374.612

15555.335

56683.403

7434.893

14308.949

13665.6

19057.041

3346.241

56064

56673.248

16760.705

...

4-р хүснэгт

“ДСЦТС ХК” –ны Дархан салбарын Давхар хэсгийн 6/0,4 кВ-н ТМ болон SH

маркын трансформаторуудын ЦЭХ –ний алдагдлын харьцуулалт

Трансформаторын

төрөл

ЦЭХ-ний алдагдал

(кВт цаг/жил)

Эзлэх хувь

(%)

CO.2 –ийн

ялгаруулалтын

хэмжээ (кг/жил)

ТМ маркийн

ердийн ган

зүрхэвчтэй

трансформатор

952960 14,04 893876,48

SНмаркийн аморф

зүрхэвчтэй

трансформатор

88789 6,02 83284,082

Зөрүү 864171 8,02 810592

Зардлын хэмнэлт 94194639

Дүгнэлт

1. ДСЦТС ХК-ний Дархан салбарын 6/0,4 кВ-н нийт 201 трансформаторын

67,66 хувийг эхний ээлжинд солих шаардлагатай бөгөөд ингэхдээ аморф

зүрхэвчтэй трансформатор суурилуулах нь хоосон явалтын алдагдлыг эрс

бууруулах байгаль орчинд ээлтэй шинэ технологи нэвтрүүлэх техникийн

ухаалаг шийдэл болно.

2. Дархан салбарын Давхар хэсгийн 19 ш трансформаторыг ачаалалд

тохируулан аморф зүрхэвчтэй трансформатороор сольсоноор:

Трансформаторын 1 жилийн алдагдал 864171кВт цаг-р буюу

8.02 хувиар буурсан

Хүрээлэн буй орчинд ялгарах СО2 0.82 тн-р буурна

Ашиглалтын хугацаа нэмэгдэнэ

3,4 жилд анхны хөрөнгө оруулалтаа нөхнө

Жин овор хэмжээ бага болох зэрэг давуу талуудтай

Ашигласан материал:

1. Г.Бэхбат, Ц.Эрдэнэтуяа /Цахилгаан техник ба электроникийн материал/ УБ

2014

2. Ш.Гантөмөр /Цахилгаан шугам сүлжээ систем/ УБ 2014

3. www.amorphous –metal-transformer.com

4. www.wikipedia.org

5. www.hitachi-ies.co.jp

6. www.energy.gov.mn

7. www.google.com

Зохиогчийн тухай:

Шаравдоо овогтой Дуламсүрэн нь 1982 онд МУИС-ийг Цахилгааны инженер

мэргэжлээр төгссөн. 1999 онд ШУТИС-д магистрийн зэрэг хамгаалсан. 2011 онд

Монгол Улсын зөвлөх инженер цол хамгаалсан Цахилгаан сүлжээний энергийн

алдагдлыг бууруулах, сүлжээний ажлын горимыг оновчлох чиглэлээр судалгаа

шинжилгээний ажил хийдэг. 2010оноос Дархан-Уул аймаг дахь Технологийн

Сургуульд цахилгаан системийн багшаар ажиллаж байна.

Аюурзана овогтой Бум-Аюуш нь 1984 онд ПДС-ийг Цахилгаан инженер

мэргэжлээр төгссөн. 1999 онд ШУТИС-д магистрийн зэрэг хамгаалсан. Цахилгаан

техникийн онолын заах арга зүйн чиглэлээр судалгаа шинжилгээний ажил хийдэг.

2010оноос Дархан-Уул аймаг дахь Технологийн Сургуульд цахилгаан системийн

багшаар ажиллаж байна.