4. Технико – экономическая эффективность применения двенадцатипульсовых выпрямителей

4.1 Внедрение двенадцатипульсовых выпрямителей.

Внедрение 12-пульсовых выпрямителей позволяет значительно сократить материалоемкость преобразовательных агрегатов. Ранее выпускавшиеся трансформаторы ТМРУ-16000/35 весили около 42 т, а такой же мощности новый тяговый трансформатор ТРДП-12500/35 т, т. е. массогабаритный показатель трансформатора прежней схемы выпрямления равен 3,5 кг/кВт, а нового - 2 кг/кВт. Если учесть, что ОАО «РЖД» получит 412 тяговых трансформаторов, то сокращение расходов таких дефицитных материалов, как медь, тонколистовая электротехническая сталь, трансформаторное масло, превысит 7 тыс. т. Это позволяет изготовить дополнительно примерно 300 подобных трансформаторов и дает экономический эффект около 6 млн. руб.

Переход на 12-пульсовые схемы выпрямления позволяет повысить качество электрической энергии, улучшить форму кривой потребляемого тока, уменьшить действующее значение сетевого тока при том же потребляемом тяговом такс и в конечном итоге повысить к. п. д. тяговых трансформаторов на 0,2-0,4%, что дает ежегодно экономию электрической энергии около 0,5 млн. кВтч, на каждый преобразовательный агрегат.

Повышение качества электроэнергии позволяет существенно упростить конструкцию сглаживающих фильтров и снизить потери электрической энергии в тяговой сети.

Современные неуправляемые преобразовательные установки большой мощности, к которым относятся и выпрямители тяговых подстанций, при 6-пульсовой схеме выпрямления имеют коэффициент мощности 0,88-0,91, т. е. потребляют реактивную мощность, примерно равную половине преобразуемой или активной мощности. Это не только увеличивает потери активной энергии, но и снижает напряжение питающей сети, т. е. отрицательно влияет на подключенные электроприёмники.

Переход на 12 - пульсовую схему выпрямления позволяет увеличить коэффициент мощности до 0,97-0,98. В этих условиях выпрямители потребляют реактивную мощность, равную лишь 17-20% переработанной активной. В расчете на одну тяговую подстанцию потери активной электрической энергии сокращаются на 0,7-0,8 млн. кВт-ч в год, т. е. по сети дорог это даст к 2010 году экономию около 300- 350 млн. к Вт-ч в год.

4.2 Расчет экономической эффективности от внедрения 12 - пульсовых выпрямителей вместо 6-пульсовых

Экономическая эффективность от внедрения 12 - пульсовых выпрямителей вместо 6-пульсовых оценивается разностью приведенных годовых затрат:

, (4.1)

где и - амортизационные отчисления соответственно при 6- и 12-пульсовых выпрямителях, руб./год;

и - вызванные потерями электрической энергии при соответствующих выпрямителях, руб./год;

и - капитальные вложения соответственно в 6- и 12-пульсовые выпрямители, руб.;

- нормативный коэффициент эффективности, 1/год.

Стоимость 12-пульсового выпрямителя на текущий 2012 год составляет 837645 рублей, а 6-пульсового в два раза меньше, т.е 418822 рублей. Умножив срок службы выпрямителя 20 лет на 12 месяцев (т.е один год), получим 240 месяцев. Амортизационные отчисления в месяц найдем разделив стоимость выпрямителя на срок службы в месяцах:

Для 12-пульсового: 3490 рублей в месяц (41882 рублей в год).

Для 6-пульсового: 1745 рублей в месяц (20941 рублей в год).

Различие в капитальных вложениях определяется стоимостями тяговых трансформаторов (ТМПУ-16000/35 и ТРДП-12500/35) и сглаживающих фильтров. Сокращение потерь электрической энергии - (таблица 4.1) определяется эксплуатационными характеристиками выпрямителей.

Приведенные данные позволяют оценить экономическую эффективность использования выпрямителей на тяговой подстанции. Десятилетний опыт эксплуатации 12-пульсовых выпрямителей полностью подтвердил их высокую эксплуатационную надежность, снижение материалоемкости оборудования тяговых подстанций постоянного тока, повышение качества электрической энергии и сокращение ее потерь и, главное, увеличение пропускной и провозной способности систем электроснабжения тяги на электрифицированных участках постоянного тока.

Вводятся новые оптовые цены на топливо и энергию; при цене на электроэнергию 2 руб. 50 коп. за кВт-ч ОАО «РЖД» получит экономию около 10 млн. руб. в год из-за применения вместо 6-пульсовых новых 12-пульсовых выпрямителей, выпущенных в период 2000 - 2011 гг.

Технико-экономическая эффективность замены 6-пульсовых выпрямителей на 12-пульсовые той же мощности может быть существенно повышена, если изменение схемы совместить с выпуском агрегатов различной номинальной мощности, оптимальной для тяговой подстанции с той или иной переработкой энергии на тягу поездов. Сложившаяся в стране практика применения выпрямителей одной мощности (10,5 МВт) на всех подстанциях не может быть оптимальной. Анализ переработки электрической анергии на тягу поездов показывает, что 90% подстанций сети дорог перерабатывают ее менее половины возможного для одного выпрямителя, т. е. установленная мощность выпрямителей используется не более чем на 25%.

На сети дорог малодеятельные тяговые подстанции составляют четвертую часть, они перерабатывают менее 10 млн. кВт-ч электроэнергии в год. Средняя переработка электроэнергии одной подстанцией составляет на сети дорог 15 млн. кВтч в год. Ясно, что в таких условиях нужен ряд (шкала) мощностей выпрямителей.

Использование агрегатов с меньшей мощностью, но по многопульсовым схемам, обеспечит дальнейшее снижение потерь электроэнергии при удовлетворительном режиме напряжения в тяговой сети, сокращение капиталовложений при уменьшении расхода дефицитных электротехнических материалов. Выполненные технико-экономические расчеты для тяговой подстанции Киркомбинат показывают экономический эффект применения 12-пулысовых агрегатов вместо 6-пульсовых в 9-12 тыс. руб./год.

Имеющийся опыт создания и эксплуатации многопульсовых выпрямителей на магистральных железных дорогах подтверждает целесообразность создания подобных агрегатов для тяговых подстанций систем электроснабжения трамвайно-троллейбусного движения и метрополитенов.

Таблица 4.1 - Сокращение потерь электрической энергии на тяговой подстанции Киркомбинат

Количество перерабатываемой электроэнергии на тягу поездов. кВтч/год	Экономия электроэнергии, кВт-ч/год. при замене 6-пульсовых нулевых схем 12-пульсовымн					Денежная экономия при стоимости 1кВтч 2,50 руб., руб./год
	В тяговой сети за счёт различия внешних характеристик	В трансформаторах за счёт увеличения к.п.д.	В системе электроснабжения за счёт сокращения потребления реактивной мощности	В сглаживающем устройстве	суммарная
165642 218113	21 28	499 660	2913 3853	201 266	3634 4807	9085 12017