多晶硅變電站運(yùn)行方式改變后功率損失計(jì)算

孫長(zhǎng)勝

（焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司供電處，河南 焦作 454000）

0 引 言

多晶硅變電站供焦作煤業(yè)（集團(tuán)）合晶科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)用電，合晶科技有限責(zé)任公司隸屬于河南煤業(yè)化工集團(tuán)焦作煤業(yè)公司，該公司主要從事多晶硅、單晶硅、太陽(yáng)能電池、離子膜燒堿、液氯、鹽酸、三氯氫硅、氣相白炭黑等產(chǎn)品的制造和銷售。

1 多晶硅變電站一次系統(tǒng)圖

如圖1所示，多晶變電站共有Sz9-5 000 kVA變壓器2臺(tái)、Sz10-31 500 kVA變壓器2臺(tái)，共163 000 kVA。 焦作煤業(yè)（集團(tuán)）合晶科技有限責(zé)任公司停產(chǎn)后，只有部分辦公用電和站用電。運(yùn)行方式為天晶南、北線雙回路進(jìn)線，110 kV母線為雙母線分段主接線方式， 35 kV母線為單母分段接線方式。晶開東、西線出線供開元變電站，晶鐵東、西線出線供鐵合金變電站。3#、4#主變壓器（Sz9-5 000 kVA）解備，1#主變壓器（Sz10-3 150 kVA）熱 備，2#主 變 壓 器（Sz10-3 150 kVA） 高壓側(cè)通過(guò)晶112開關(guān)與110 kV母線連接運(yùn)行，帶全部負(fù)荷。

圖1 多晶硅變電站一次系統(tǒng)圖

2 多晶硅總負(fù)荷

從改造前報(bào)表中看到1#主變壓器停運(yùn)，2#主變壓器有功功率平均0.16 MW，無(wú)功功率平均0.06 MW，功率因數(shù)0.92%。

3 變壓器效率

在額定負(fù)載下變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即：

其中：η為變壓器的效率；P1為變壓器輸入功率；P2為變壓器輸出功率。

當(dāng)變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時(shí)，效率η等于100%，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗。但實(shí)際上這種變壓器是沒有的，由于變壓器在傳輸能量時(shí)，總要產(chǎn)生損耗并變成熱能表現(xiàn)出來(lái)，因此變壓器的效率η總是小于100%的。因?yàn)樽儔浩魇且环N靜止設(shè)備，沒有機(jī)械損耗所以效率很高，一般都在95% 以上。

多晶硅1#、2#主變分別所能帶最大負(fù)荷是：

其中：P為變壓器所能帶最大負(fù)荷；S為變壓器容量（31 500 kVA）；η為變壓器效率（取95%）；cosφ為功率因數(shù)（取實(shí)際平均值0.92）。

多晶硅變壓器實(shí)際負(fù)荷與多晶硅1#、2#主變分別所能帶最大負(fù)荷比為0.58%，相當(dāng)于變壓器空載運(yùn)行。

4 變壓器損耗計(jì)算

多晶硅1#、2#主變技術(shù)資料如表1所示。

表1 多晶硅1#、2#主變技術(shù)表

多晶硅1#、2#主變短路阻抗如表2所示。

表2 多晶硅1#、2#主變短路阻抗表

變壓器正常運(yùn)行9b檔位，選取9b檔位阻抗電壓值。

根據(jù)變壓器技術(shù)資料得：ΔPD=123.8 kW；ΔP0= 21.75 kW；S=0.16 MW（變壓器實(shí)際容量）；Se=31500 kVA（變壓器額定容量）；UD% = 10.54 ；I0%=0.17根據(jù)變壓器功率損耗計(jì)算公式2#變壓器固定損耗：

2#變壓器可變損耗：

2#變壓器有功功率總損耗

2#變壓器無(wú)功功率總損耗

則每天電量損耗ΔP天=21.75×24=522 kW·h，每年 電量損耗ΔP年=522×8 760=190 530 kW·h。

由計(jì)算結(jié)果看，多晶硅負(fù)荷較小，變壓器容量太大，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。如果負(fù)荷情況短期不能改變，應(yīng)更換較小容量變壓器或采取其他措施。

5 改造方案

從較近的開元變電站，敷設(shè)一根0.7 km電纜（YJV22-8.7/15kV-3×70）到多晶硅變電站，多晶硅變電站10 kV二段母線通過(guò)106開關(guān)與開元變電站110 kV 二段母線134開關(guān)連接運(yùn)行，多晶硅變電站1#主變壓器解備，2#主變壓器停運(yùn)解備。按改造方案施工，敷設(shè)電纜投入運(yùn)行。

6 電纜的電能損耗

電力電纜的電能損耗，包括導(dǎo)體電阻損耗、絕緣介質(zhì)損耗、鉛包損耗、和裝甲損耗四部分。YJV22是銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套鎧裝電力電纜，其損耗中主要是導(dǎo)體電阻損耗，其他三部分損耗占比重很小，一般忽略不計(jì)。其電阻損耗為：

其中：n為電纜芯數(shù)；Ijfg為測(cè)計(jì)期內(nèi)選定代表日的均方根電流。

其中：I1-24為代表日每小時(shí)的電流；R為電纜導(dǎo)體電阻。

其中：S為導(dǎo)線截面積mm2；L為導(dǎo)線的長(zhǎng)度km； ρ為導(dǎo)線材料的電阻率（銅導(dǎo)線ρ＝18.51 Ω·mm2/ km）。

（1）計(jì)算代表日均方根電流

改造后電力電纜均方根電流計(jì)算情況如表3所示

1日-5日均方根電流平均值8.55 A，5日均方根電流8.46 A與平均值最接近，選取8月5日為計(jì)算代表日。

（2）計(jì)算電纜導(dǎo)體電阻

銅導(dǎo)體截面積70 mm2，線路全長(zhǎng)0.7 km，帶入公式：

表3 改造后電力電纜均方根電流計(jì)算情況

（3）計(jì)算電力電纜電能損耗每天電能損耗

每年電能損耗

7 改造后節(jié)約電量

多晶硅變電站運(yùn)行方式調(diào)整后損耗降低，節(jié)能情況如下：每天節(jié)約電量為ΔP天-ΔA天=522-0.95= 521.05 kW·h；每年節(jié)約電量為ΔP年-ΔA年=190530-348=190 182 kW·h。

8 結(jié) 論

電力系統(tǒng)中變壓器產(chǎn)生的電能損耗占電力系統(tǒng)總損耗比例很大，因此在電力系統(tǒng)中變壓器及其供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)降低電力系統(tǒng)線損有著重要的意義。在電網(wǎng)建設(shè)和改造過(guò)程中要優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)的電力結(jié)構(gòu)和提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的技術(shù)含量，把電網(wǎng)建成“安全經(jīng)濟(jì)型電網(wǎng)”，為電網(wǎng)安全供電奠定良好的基礎(chǔ)。