露天礦供電設備的優化方案的探討

□ 張志杰 內蒙古大唐國際錫林浩特礦業有限公司

露天礦供電設備的優化方案的探討

□ 張志杰 內蒙古大唐國際錫林浩特礦業有限公司

［導讀］隨著露天礦二期建設的竣工，各種設備進一步增加，變壓器電纜等供電設備、設施大量增加，由于地點的分散和負荷的需求，導致了變壓器選型時容量選擇較大，而負荷較小，一定程度上造成了電能的浪費，為減少電能的損耗，建議將距離較近的幾臺變壓器進行兩兩并列運行供電，達到節省電能的目的。

一、前言

變壓器是供電的主要設備，其容量是一定的，隨著負荷的變化，其效率會達到最佳水平，但是長期處于較小負荷時，變壓器處于非經濟運行狀態，而且該現象在露天礦內較為普遍，導致電能損耗較大，長期下去對變壓器也會造成一定損壞。為盡量減少此類情況，我們將幾臺變壓器已做兩兩并列運行，目前為止運行穩定，比以前也更為經濟。

二、露天礦變壓器現狀

目前勝利東二號露天礦內有34臺變壓器，容量從50kVA到1000kVA不等，下圖抽取其中一部分作為參考，可見大部分變壓器負荷都很小，甚至有些都沒有負荷，變壓器空載運行。但這些變壓器所帶負荷都是必要負荷，有些是監測雷達使用，有些時必要照明使用，有些是綠化降塵使用，負荷不大卻非常必要。而且，考慮到煤礦三期建設，變壓器選型選的容量較大，可滿足后期使用，但目前變壓器屬于“大馬拉小車”狀態，損耗太大。

變壓器損耗包括：

1、空載損耗，當用額定電壓施加于變壓器的一個繞組上，而其余的繞組均為開路時，變壓器所吸收的有功功率叫空載損耗。空載損耗又叫變壓器的鐵損，是指發生于變壓器鐵芯疊片內，周期性變化的磁力線通過材料時，由材料的磁滯和渦流產生的，其大小與運行電壓和分接頭電壓有關，決定于鐵芯重量和鐵芯中磁通密度。一般情況下，線路電壓不變，變壓器鐵損不變。

2、短路損耗，對雙繞組變壓器來說，當以額定電流通過變壓器的一個繞組，而另一個繞組短接時變壓器所吸收的有功功率叫做變壓器的短路損耗。對于多繞組變壓器，短路損耗是以指定的一對繞組為準。短路損耗又稱變壓器的銅損，也稱負載損耗，是由變壓器繞組的電阻引起的，是由經過繞組的負荷電流產生的。

3、雜散損耗，指發生在引線和外殼以及其他結構性的金屬零件上的損耗，雜散損耗與負荷有關。 雜散損耗包括：1.線卷內部的雜散損耗； 2.結構件（鐵心夾件、屏蔽環等）的雜散損耗； 3.穿過導體的地方（套管座）所產生的雜散損耗； 4.平行導線（通過大電流的引線）所產生的雜散損耗； 5.油箱損耗。

三、方案措施

現以礦本部6605和物資配水廠6604兩臺箱變作為研究對象，二者均為上海西屋生產制造，額定容量為630kVA，變比為6kV/400V，兩臺變壓器實際負荷為17.5kW和64.6kW（礦本部食堂遷后負荷），負荷使用率分別為2.78%和9.84%，遠遠未達到變壓器最經濟運行時負荷（50.77%）。

兩臺變壓器的型號參數都相同，其空載損耗P0為1.345kW，負載損耗Pk為5.87kW。根據現場實測，物資配水廠6604箱變實際負荷為17.5kW，功率因數為0.9。礦本部6605箱變實際負荷為62.6kW，功率因數為近似為0.9。

兩臺變壓器的型號參數都相同，其空載損耗P0為1.345kW，負載損耗Pk為5.87kW。根據現場實測，物資配水廠6604箱變實際負荷為17.5kW，功率因數為0.9。礦本部6605箱變實際負荷為62.6kW，功率因數為近似為0.9。

根據公式：

變壓器效率為η = P1/（P1 + P0+ Pk）

變壓器損耗=P0+Pk（P實/P額）2

變壓器損耗率=［P0+Pk（P實/P額）2］/ P實

其中——P實：實際負荷

P額：變壓器額定容量

P1 ：二次側繞組輸出的有功

物資配水廠6604箱變 變壓器損耗率為： =［P0+Pk（P實/P額）2］/P實

=［1.345+5.87*（62.6/630）2］/17.5=7.94%

礦本部6605箱變變壓器損耗率為：=［P0+Pk（P實/P額）2］/P實

=［1.345+5.87*（62.6/630）2］/62.6=2.24%

1、變壓器損耗方面：

并列運行前：按照現場實際測得負荷計算，礦本部6605箱變每小時每千瓦損耗約為0.0236度電，即當負荷為62.6KW時每小時變壓器損耗約為1.4764度電。而物資配水廠6604箱變每小時每千瓦損耗約為0.0802度電，即當負荷為17.5KW時每小時變壓器損耗約為1.4035度電，也就是說兩臺變壓器每小時損耗約為2.8799度電。

并列運行后：兩臺變壓器負荷并列運行后約為80.1KW，經計算得變壓器每小時每千瓦損耗0.0187度電，即當負荷約為80.1KW時變壓器每小時損耗約為1.500度電。

2、線路損耗方面

并列運行前：當礦本部6605箱變負荷為62.6KW時，線路電壓等級為6KV，經計算得線路損耗為0.0018KW/h。并列運行后：電壓等級為380V，負荷為138.3KW時，經計算得線路損耗為0.2864KW/h。即并列運行后每小時線路損耗增加0.2846度電。

如果將兩臺變壓器并列運行，礦本部6605箱變備運，則1#35kV變電站到礦本部線路664線停運，該線路不存在線路損耗，且備運后，礦本部電源實現雙回路供電，保證了供電可靠性，同時便于檢修維護。每年可節約電費約2萬元左右，而物資配水廠箱變到礦本部距離為大約200m，且為低壓380V供電，線路損耗極低，忽略不計，低壓電纜我方有庫存，無需重新采購。

另外，露天礦礦北排外包XK6391變壓器、北排外包生活區XK6616箱變、卡保間XK6632變壓器與500立水池XK6636變壓器、苗圃XK6641變壓器與盛源種植基地XK6628變壓器已實現并列運行，并且經過測試和計算，比之前分別供電，要更加節能。

四、注意事項

在現場，該措施已經實施，經過實踐，該措施完全可行。但需要注意的是兩臺變壓器并列時，相序必須完全對應，符合并列條件時才可進行并列，如果未進行核相等操作，貿然并列會出現一些對相序有要求的設備燒毀損壞。

五、結束語

綜上所述，對負荷較小、型號相近的變壓器，通過變壓器并列運行，提高變壓器效率，更能使兩個回路形成雙電源供電，保證用電設備的不間斷供電，讓變壓器更經濟地運行，可以達到節能減排的目的。

［1］趙永志，劉世明.智能變壓器設計與功能應用.中國電力出版社，2012.

［2］戚日常.電力變壓器運行與維修.中國電力出版社，2004（2）

［3］劉新正，蘇少平，高琳.電機學.電子工業出版社，2014，10.