淺析110kV變電站主變減容

摘要：濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司2008年異地搬遷后，自2009年底110kV變電站運(yùn)行以來(lái)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際用電負(fù)荷與設(shè)計(jì)預(yù)期負(fù)荷存在較大偏差，需進(jìn)行節(jié)能改造，因此對(duì)變電站主變減容，從而提高變壓器的利用率并且降低電費(fèi)支出。提出三種改造方案，經(jīng)分析確定選用第二種方案，主變減容改造完成后經(jīng)濟(jì)效益可觀。

關(guān)鍵詞：110kV變電站；變壓器；主變減容；節(jié)能改造；用電負(fù)荷；設(shè)計(jì)預(yù)期負(fù)荷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文章編號(hào)：1009-2374（2016）02-0128-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.062

1 基本情況

1.1 企業(yè)概況

濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司建于1919年，是國(guó)家重要的無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)企業(yè)，2008年搬遷至新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)，2009年底正式投產(chǎn)運(yùn)行。公司生產(chǎn)區(qū)占地千余畝，現(xiàn)有員工千余人，擁有年產(chǎn)10萬(wàn)噸金紅石鈦白粉生產(chǎn)裝置、年產(chǎn)30萬(wàn)噸硫磺制酸裝置、3×75噸/小時(shí)中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐裝置以及水處理、廢酸濃縮處理等

裝置。

自2013年以來(lái)，公司處于建廠(chǎng)以來(lái)最困難的經(jīng)濟(jì)時(shí)期，企業(yè)生產(chǎn)日漸虧損，如果企業(yè)停產(chǎn)，就會(huì)失去主打產(chǎn)品的市場(chǎng)，有可能永久停產(chǎn)。2014年，公司進(jìn)行了多次大型協(xié)調(diào)會(huì)議，從各方面綜合考慮，制定措施，防止企業(yè)停產(chǎn)。目前，采取的部分措施如下：一是申請(qǐng)政府支持，暫停或延后支付各類(lèi)款項(xiàng)；二是與主要原材料、備件等供貨商進(jìn)行協(xié)商，在延期支付款項(xiàng)的情況下，以“一損俱損”為理由，大幅度壓低各種材料備件價(jià)格；三是由政府主導(dǎo)，電力、天然氣、自來(lái)水等部門(mén)進(jìn)行支持；四是開(kāi)展內(nèi)部節(jié)能降耗，爭(zhēng)取盡快使企業(yè)扭虧

為盈。

1.2 供電基本情況

110kV裕興變電站于2009年底正式投入運(yùn)行。變電站有110kV進(jìn)線(xiàn)兩條，1#進(jìn)線(xiàn)為康裕線(xiàn)，2#進(jìn)線(xiàn)為康孟線(xiàn)；雙母線(xiàn)內(nèi)橋接線(xiàn)方式；電壓等級(jí)為110kV/10kV。變電站正常運(yùn)行時(shí)由1#進(jìn)線(xiàn)康裕線(xiàn)供電，2#進(jìn)線(xiàn)康孟線(xiàn)為備用，內(nèi)橋104開(kāi)關(guān)處于熱備用狀態(tài)，若1#進(jìn)線(xiàn)康裕線(xiàn)故障跳閘，內(nèi)橋104開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘，轉(zhuǎn)由2#進(jìn)線(xiàn)康孟線(xiàn)供電。即變電站運(yùn)行方式為110kV康裕線(xiàn)帶變電站110kV Ⅰ母線(xiàn)、#1主變帶全站負(fù)荷、110kV康孟線(xiàn)熱備用，母聯(lián)備自投投入。

變電站設(shè)有50000kVA有載調(diào)壓變壓器一臺(tái)，兩段10kV母線(xiàn)由Ⅰ段帶Ⅱ段運(yùn)行，設(shè)有10kV高壓開(kāi)關(guān)柜48臺(tái)，接地變壓器2臺(tái)，高壓電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置4套。變電站高壓開(kāi)關(guān)柜通過(guò)10kV電壓等級(jí)向公司內(nèi)各生產(chǎn)線(xiàn)供電。公司共有4個(gè)10kV開(kāi)關(guān)站、17個(gè)10kV/380V配電室。

2 節(jié)能改造必要性分析

2.1 負(fù)荷預(yù)計(jì)

濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司自投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)發(fā)現(xiàn)實(shí)際用電負(fù)荷與設(shè)計(jì)預(yù)期負(fù)荷存在偏差較大，急需進(jìn)行節(jié)能改造。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)能力預(yù)計(jì)最大用電負(fù)荷為22.8MW。負(fù)荷分配如下：一是1#開(kāi)關(guān)站（鈦白A線(xiàn)、鈦白B線(xiàn)）6.5MW；二是2#開(kāi)關(guān)站（鈦白C線(xiàn)、循環(huán)水污水）9.5MW；三是3#開(kāi)關(guān)站（制酸）3MW；四是4#開(kāi)關(guān)站（鍋爐）3.8MW。

濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司4.5兆瓦硫酸余熱發(fā)電項(xiàng)目方案已經(jīng)批復(fù)，該項(xiàng)目于2015年初開(kāi)始建設(shè)，預(yù)計(jì)2015年底前投產(chǎn)運(yùn)行。

2.2 存在問(wèn)題

2.2.1 供電系統(tǒng)存在安全隱患。濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司屬于一級(jí)供電負(fù)荷：供電中斷后，會(huì)帶來(lái)爆炸、火災(zāi)等嚴(yán)重后果，可能造成人身傷亡，主要設(shè)備損壞且難以盡快修復(fù)，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。一級(jí)供電負(fù)荷，應(yīng)由雙電源供電，目前，變電站有2條110kV進(jìn)線(xiàn)，原來(lái)規(guī)劃2臺(tái)50000kVA主變，但自2009年1#主變投運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)預(yù)計(jì)負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷存在嚴(yán)重偏差：預(yù)計(jì)最大負(fù)荷8萬(wàn)千瓦，實(shí)際歷史最高負(fù)荷僅為2.2萬(wàn)千瓦，為減少基本電費(fèi)支出，2#主變一直未建。但一臺(tái)主變運(yùn)行存在安全隱患，變壓器故障會(huì)引起全站停電，從而造成全廠(chǎng)停產(chǎn)，嚴(yán)重影響公司安全生產(chǎn)。

2.2.2 基本電費(fèi)高。公司應(yīng)執(zhí)行35～110kV大工業(yè)兩部制電價(jià)。大工業(yè)兩部制電價(jià)電費(fèi)由電度電費(fèi)、基本電費(fèi)、力率調(diào)整電費(fèi)、基金附加四部分構(gòu)成。基本電費(fèi)目前收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為28元/kVA。因此，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷合理選擇主變?nèi)萘浚岣咧髯冐?fù)載率是降低電費(fèi)的重要途徑。目前，公司1#主變?nèi)萘繛?0000kVA，每月基本電費(fèi)為5×28=140萬(wàn)元。但是2014年全年用電量為1.06億千瓦時(shí)，最大用電負(fù)荷2.2萬(wàn)千瓦，主變平均負(fù)載率僅為23%，遠(yuǎn)低于70%的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率，實(shí)際用電負(fù)荷與主變?nèi)萘坎黄ヅ洌率够倦娰M(fèi)負(fù)擔(dān)過(guò)重，用電成本

增加。

2.2.3 變壓器損耗高。由于變壓器負(fù)載率過(guò)低，造成變壓器空載損耗過(guò)大，能耗增大，也加重電費(fèi)負(fù)擔(dān)。

3 節(jié)能改造方案及分析

根據(jù)上述存在問(wèn)題，供電系統(tǒng)改造應(yīng)同時(shí)考慮以下三點(diǎn)：一是實(shí)際用電情況，2009年投產(chǎn)以來(lái)，110千伏變電站主變負(fù)載率一直保持較低水平，歷史最高負(fù)荷為2.2萬(wàn)千瓦；二是現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)劃發(fā)展情況，現(xiàn)有預(yù)計(jì)最大用電負(fù)荷為2.28萬(wàn)千瓦；三是自備電廠(chǎng)建設(shè)情況，硫酸4.5兆瓦余熱發(fā)電項(xiàng)目預(yù)計(jì)2015年底投產(chǎn)。

根據(jù)以上實(shí)際用電情況、用電預(yù)測(cè)、自備電廠(chǎng)建設(shè)情況，預(yù)計(jì)25000kVA主變?nèi)萘靠梢詽M(mǎn)足正常生產(chǎn)需求。因此，將主變減容至25000kVA，提高主變負(fù)載率，從而降低基本電費(fèi)和主變損耗，減少電費(fèi)支出。變電站原來(lái)是按兩臺(tái)50000kVA主變，110kV GIS、10kV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這些都可滿(mǎn)足供電要求，無(wú)需進(jìn)行改造。

3.1 改造方案

3.1.1 方案一：拆除原50000kVA主變，原位置新建25000kVA主變。今后如有新建項(xiàng)目，負(fù)荷增加，應(yīng)新增一臺(tái)25000kVA主變。這一方案可利用原有繼電保護(hù)系統(tǒng)，重新計(jì)算安康變電站110kV康裕線(xiàn)、康孟線(xiàn)出線(xiàn)保護(hù)定值及公司變電站新建25000kVA主變保護(hù)定值。送電后110kV變電站運(yùn)行方式不變：110kV康裕線(xiàn)帶變電站110kV Ⅰ母線(xiàn)、#1主變帶全站負(fù)荷、110kV康孟線(xiàn)熱備用。

方案優(yōu)點(diǎn)：一是110kV變電站運(yùn)行方式保持不變；二是新建25000kVA變壓器主變保護(hù)可利用原50000kVA變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)；三是自備電廠(chǎng)投產(chǎn)后，在主變停電情況下，由自備機(jī)組短時(shí)帶全廠(chǎng)影響安全的重要負(fù)荷。

方案存在問(wèn)題：一是110kV變電站更換主變期間全站需停電約7天；二是自備電廠(chǎng)投運(yùn)前，單主變運(yùn)行，存在安全隱患。

3.1.2 方案二：預(yù)留2#主變位置新建25000kVA主變，拆除原50000kVA主變（或保留）。負(fù)荷增加時(shí)將原1#主變更換為25000kVA變壓器。這一方案新增2#主變繼電保護(hù)系統(tǒng)一套。重新計(jì)算安康變電站110kV康裕線(xiàn)、康孟線(xiàn)出線(xiàn)保護(hù)定值及110kV變電站25000kVA主變保護(hù)定值。送電后110kV變電站運(yùn)行方式發(fā)生改變：110kV康裕線(xiàn)帶變電站110kV Ⅰ、Ⅱ母線(xiàn)、#2主變帶全站負(fù)荷、110kV康孟線(xiàn)熱備用。

方案優(yōu)點(diǎn)：一是新建25000kVA變壓器施工期間，110kV變電站不必全站停電；二是自備電廠(chǎng)投產(chǎn)后，在主變停電情況下，由自備機(jī)組短時(shí)帶全廠(chǎng)影響安全的重要負(fù)荷。

方案存在問(wèn)題：一是自備電廠(chǎng)投運(yùn)前，單主變運(yùn)行，存在安全隱患；二是110kV變電站運(yùn)行方式發(fā)生改變；三是需購(gòu)置主變繼電保護(hù)裝置一套。

3.1.3 方案三：拆除原50000kVA主變，新建兩臺(tái)12500kVA主變。負(fù)荷增加時(shí)，視情況將一臺(tái)或兩臺(tái)主變?cè)鋈葜?5000kVA。這一方案新增#2主變繼電保護(hù)系統(tǒng)一套。重新計(jì)算安康變電站110kV康裕線(xiàn)、康孟線(xiàn)出線(xiàn)保護(hù)定值及新建12500kVA主變保護(hù)定值。送電后110kV變電站運(yùn)行方式發(fā)生改變：110kV康裕線(xiàn)帶變電站110kV Ⅰ段母線(xiàn)、#1主變；Ⅱ母線(xiàn)、#2主變；#1、#2主變并列運(yùn)行，10kV Ⅰ、Ⅱ段母線(xiàn)分段帶全站負(fù)荷，110kV康孟線(xiàn)熱

備用。

方案優(yōu)點(diǎn)：一是滿(mǎn)足濟(jì)南電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足各項(xiàng)規(guī)范要求，運(yùn)行方式安全、可靠。當(dāng)兩臺(tái)主變中一臺(tái)故障時(shí)，變電站不致全站停電，減少人身傷亡事故或設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，一臺(tái)12500kVA變壓器可以滿(mǎn)足兩條鈦白生產(chǎn)線(xiàn)、硫酸生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)需求，不影響正常生產(chǎn)。主供電源康裕線(xiàn)故障或檢修時(shí)，變電站無(wú)需全站停電進(jìn)行倒負(fù)荷，可通過(guò)110kV系統(tǒng)短時(shí)并網(wǎng)帶電倒負(fù)荷，不會(huì)影響企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)；二是兩臺(tái)主變并列運(yùn)行方式更加靈活；三是自備電廠(chǎng)投運(yùn)后，可進(jìn)一步提高全廠(chǎng)供電可靠性。

方案存在問(wèn)題：存在重復(fù)投資、建設(shè)的問(wèn)題，今后增容后，兩臺(tái)12500kVA主變閑置。

3.2 方案分析

經(jīng)分析研究，綜合考慮，以節(jié)能降耗、降低成本為前提，決定選用方案二，即：2臺(tái)25000kVA的供電方式，先期在預(yù)留位置建設(shè)一臺(tái)2#主變。理由如下：一是與方案一相比，該方案實(shí)施過(guò)程中，不必110kV變電站全站停電影響連續(xù)生產(chǎn)；二是雖然方案二需購(gòu)置主變繼電保護(hù)裝置一套，但今后負(fù)荷增加時(shí)，另一臺(tái)變壓器可以繼續(xù)使用，不存在重復(fù)投資及閑置資產(chǎn)；三是自備電廠(chǎng)投產(chǎn)后，在主變停電情況下，由自備機(jī)組短時(shí)帶全廠(chǎng)影響安全的重要負(fù)荷，可以保證供電的安全性。

4 減容后經(jīng)濟(jì)效益分析

2014年10月，根據(jù)方案二，公司進(jìn)行施工，于2014年11月11日將新建2#主變投運(yùn)，原1#主變停運(yùn)，拆除1#主變連接線(xiàn)。送電后110kV變電站運(yùn)行方式為：110kV康裕線(xiàn)帶變電站110kV Ⅰ、Ⅱ母線(xiàn)、#2主變帶全站負(fù)荷、110kV康孟線(xiàn)熱備用。項(xiàng)目完成運(yùn)行以來(lái)每月可節(jié)省基本電費(fèi)70萬(wàn)元，每年節(jié)省70×12=840萬(wàn)元。變電站減容后經(jīng)濟(jì)效益可觀。

參考文獻(xiàn)

[1]油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求（GB/T 6451-2008）[S].

[2]電力變壓器選用導(dǎo)則（GB/T 17468-2008）[S].

作者簡(jiǎn)介：姜利欣（1976-），女，山東濟(jì)南人，濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司工程師，研究方向：電氣。

（責(zé)任編輯：蔣建華）