WIĘKSZOŚĆ ZAKŁADÓW PRZEMYSŁOWYCH CZY WIĘKSZYCH OBIEKTÓW BUDOWLANYCH (SPÓŁDZIELNIE MIESZKANIOWE, UCZELNIE ITP.) POSIADA W STRUKTURZE SWOJEJ SIECI ZASILAJĄCEJ TRANSFORMATORY.

Są to urządzenia służące do zmiany napięcia energii elektrycznej, najczęściej z wyższego poziomu napięcia (20 kV, 15 kV, 6 kV) na napięcie niskie (230/400 V) Ze względu na bezawaryjną i wymagającą niewielkich czynności serwisowych pracę rzadko kiedy urządzenia te podlegają wymianie. Z tego względu średni czas pracy transformatorów użytkowanych w polskich zakładach przemysłowych wynosi 40 – 50 lat. W związku z tym są to również często urządzenia przewymiarowane do aktualnych potrzeb.

Ze względu na swoją konstrukcję transformatory charakteryzują się stratami energii, które wyrażane są jako straty biegu jałowego i straty obciążeniowe. Straty te to nic innego jak energia elektryczna, którą zużywa transformator na zmianę poziomu napięcia energii elektrycznej i występują one zawsze kiedy transformator pracuje pod napięciem, czyli zasilony jest energią elektryczną. Straty jałowe są stałe i nie zależą od obciążenia (czyli zużycia energii), natomiast straty obciążeniowe są zmienne, rosnąc wraz ze wzrostem mocy pobieranej przez odbiorniki zasilane z transformatora.

Niewiele osób zarządzających infrastrukturą zasilającą ma świadomość jak duże straty energii generują pracujące w niej transformatory. Jednocześnie jeszcze mniejsza liczba osób ma świadomość zmian jakie zaszły w technice i technologii produkcji transformatorów i jakie ma to przełożenie na poziom strat tych urządzeń.

Poniżej podano przykład dwóch transformatorów tej samej mocy, pracujących przy tym samym napięciu, jednak różniących się wiekiem. Pierwszy to jednostka z 1966 roku, drugi jest urządzeniem średniej klasy, produkowanym współcześnie. Oba urządzenia charakteryzują się mocą 1000 kVA i chłodzone są olejem.

Z zestawienia można odczytać, że transformator nowy charakteryzuje się o 71% niższymi stratami jałowymi i o 27% niższymi stratami obciążeniowymi. Przy założeniu średniego obciążenia transformatora na poziomie 50% jego mocy znamionowej nowa jednostka zużyje 46% mniej energii elektrycznej na straty.

Poniżej przedstawiono studium przypadku wymiany transformatora na nową jednostkę. Ze względu na duże niedociążenie zdecydowano o zmniejszeniu mocy nowego urządzenia, co ma wpływ na jeszcze większe zmniejszenie strat i obniżenie kosztów inwestycyjnych. Założono średnie obciążenie w ciągu roku na poziomie 50% mocy znamionowej transformatora.

Przeprowadzona analiza wykazała, że wymiana transformatora na jednostkę nowoczesną, energooszczędną i dopasowaną do aktualnego zapotrzebowania jest inwestycją opłacalną, dla której okres zwrotu wynosi około 4 lat. Co ważne w analizie nie zakładano sprzedaży starego transformatora, co dodatkowo poprawi wskaźniki finansowe modernizacji. W przypadku sprzedaży starego transformatora okres zwrotu z inwestycji wynosi 2,2 roku.

Podsumowanie:
Wymiana transformatorów jest działaniem opłacalnym, charakteryzującym się akceptowalnym okresem zwrotu. W celu analizy strat konieczne jest wykonanie pomiarów obciążeń transformatorów, względnie bezpośrednich pomiarów strat transformacji analizatorami jakości energii. Przeprowadzenie analizy strat transformatorów jest argumentem przy podejmowaniu decyzji o remoncie bądź wymianie urządzeń.