海口磷業供電系統現狀研究及增容整合可行性研究

楊體賽

摘 ?要：海口磷業有限公司（原三環化工）于2015年10月成立，通過引進以色列化工的先進生產管理和工藝技術，生產工藝和裝備逐年改造和新增，預計三環化工110KV變電站供電負荷將在2021年達到58MW，超過變電站50MW的供電容量。三環化工110KV變電站投產較早，目前3C110KV兩臺主變存在不平衡，負荷分布不均勻，為消除 2 臺變壓器不平衡，改進站內超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性以及為未來發展創造條件，急需增容以滿足公司未來的發展。

關鍵詞：供電現狀調研;供電系統增容;供電系統優化整合

1 概述

1.1 供電現狀調查

中以合資企業云南磷化集團海口磷業有限公司（YunNan Phosphate HaiKouCO.，LTD 簡稱YPH或海口磷業），YPH供電系統主要由3C110KV變電站、浮選廠35KV變電站、礦山35KV變電站構成，各供電系統相對獨立，略有互補。公司近兩年發展規劃較快，負荷增加較多，各供電系統均出現供電缺口風險，加之新裝置投運后，蒸汽平衡沒有更多富裕蒸汽發電，2020年發電量將從1.15億kW.h降到7200萬kW.h，屆時供電系統供電安全、供電系統損耗、主變運行風險將大幅增加。

YPH3C110kV變電站是原云南三環化工有限公司12 萬噸/年磷銨擴建項目的配套供電項目，設計規模為110kV進線兩回，主變容量為2×25MVA（110/6kV）。該變電站于 2001年4月13日投入1號變運行，2號變于2003年7月14 日投入運行。2019年自發電量 1.15 億kW.h，2019 年外購電量 2.08 億kWh，總用電量為 3.23 億kW.h。預計近2-3年新增用電負荷 16MW，預計到2021 年化工區供電總負荷將達到58MW。因原三環化工變（老站）投產年較早，目前3C110KV兩臺主變不平衡，負荷分布不均勻，1#主變超負荷運行成為常態（6KVⅠ段總負荷超額定電流2291A），經統計2019年1#變壓器超負荷運行時間為 205h，2#變壓器超負荷運行時間為 5h。無法保證單臺主變供電，為消除 2 臺變壓器不平衡，改進站內超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性以及為未來發展創造條件，急需增容來改變現狀以及滿足公司未來發展需求。研究方向為：將 2 臺 25MVA主變更換為 2 臺容量為 50MVA的主變。

YPH還有兩座 35kV變電站由其它 110kV變電站供電。其中：浮選廠35kV變電站目前是由三環中化化肥公司（110kV三環中化變）采用 35kV架空線雙回路供給，主變容量為 2×8MVA;該總變電所的電氣主接線為二回35kV進線，2臺主變，單母線分段;6kV側采用單母線分段。主變選用三相油浸自冷銅線雙繞組有載調壓變壓器SZ10-8000/35 ?8000kVA ?35/6.3kV。目前Ⅰ段母線上負荷大約為4546 kVA，Ⅱ段母線上負荷大約為5153 kVA，功率因數平均為0.924，現有總負荷為9699 kVA。假如浮選廠有一臺變壓器或線路出故障的情況下，就滿足不了兩套浮選裝置的生產需求。根據公司發展規劃，預計2020-2021年浮選項目擴容技改，新增用電負荷總安裝容量為8194kW，工作容量為6906kW，按需要系數法計算，折算至6kV側的計算負荷如下：

有功功率 ? ?Pjs=5236kW

無功功率 ? ?Qjs=216kvar

視在功率 ? ?Sjs=5240kVA

年耗電量 ? ?Wn=28464MWh

浮選廠擴能后總有功負荷將達到13587kW，總無功3724kvar，視在功率為14295kVA，變壓器負荷率將達到90%，需要考慮不能滿足二級負荷供電要求和長期運行變壓器發熱風險。研究方向為：將兩臺8000kVA的變壓器更換為兩臺16000kVA的變壓器，并對母排等相關設施進行改造，以滿足本次擴能的供電需求。另外，還需核算35/6.3kV變電所的進線電源供電能力是否滿足要求。

礦山35kV變電站是由 110kV海口變電站原云磷 35kV-Ⅱ回線供給，主變容量為 1×4MVA。礦山35kV變電站現有兩臺變壓器，一用一備。在用變壓器4000KV.A;冷備用變壓器3150KV.A， 目前平均負荷運行在2000KW，有一定的富裕量。

1.2 供電風險評估

1.2.1 現狀

目前3C110KV兩臺主變負荷分布不均衡，均存在超負荷運行情況，2019 年 12 月，海口磷業有限公司建成食品級磷酸項目，供電負荷增加，變壓器超負荷情況更加嚴重。到 2021 年預計新增用電負荷 16MW，總負荷為58MW。此外，原 110kV 變電站的兩臺變壓器為戶外布置，變電站周圍的腐蝕性氣體和粉塵對變壓器造成腐蝕，變壓器檢修周期短，影響變電站長期穩定運行。

1.2.2 改造必要性

滿足負荷發展需要、消除 2 臺主變不平衡。

根據資料，經統計 2019 年I 回變壓器超總負荷時間為 205h， II 回變壓器超總負荷時間為 5h，危及公司供電安全，公司 2019 年 12 月建成食品級磷酸項目，將導致供電負荷增加，變壓器超負荷情況更嚴重。

由于 3C110kV的2 臺主變不平衡，負荷分布不均勻，1#主變超負荷運行，無法保證單臺主變供電，為消除 2 臺變壓器不平衡，改進站內超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性，以及考慮到公司未來發展規劃中新建裝置的用電負荷需求，預計新增用電負荷 16MW，2021 年總負荷為 58MW。急需增容來改變現狀以及滿足公司未來發展需求。

1.2.3 解決方案

為改進3C110KV變電站超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性以及為未來發展創造條件，急需增容來改變現狀以及滿足公司未來發展需求。故需將現狀 2 臺 25MVA 主變更換為 2 臺容量為 50MVA 的主變，在原變電站旁邊新建一個 110kV 變電站。

為使得3C110KV變電站（新站）施工期間不影響原變電站（老站）供電并縮短負荷轉移的時間，新站址距離老站址 80m 左右，待新站建成后， 老站的負荷逐漸轉移至新站，最終老站退出運行。

綜合公司供電系統現狀，建議公司統籌考慮新建110KV總降后，可將現110KV、礦山35KV、浮選35KV三個變電站全部整合成一個供電系統，徹底解決目前存在的供電風險，降低供電成本和管理難度。

1.2.4 站址介紹

站址位于云南省昆明市西山區海口鎮白塔村云南磷化集團海口磷業有限公司內，距原三環化工變（老站）約 80m左右，距離昆明約 55km，交通便利。場地屬舊房拆除地，現有場地地勢平坦，大部分為混凝土地面。

2 海口磷業供電系統增容整合的可行性

2.1 公司所在地電力系統現狀調查

2.1.1 昆明市西山區用電現狀

2018 年西山區用電最大負荷為 744MW，全社會用電量為 37 億kWh。

2.1.2 昆明市西山區電源現狀

截至 2018 年底，西山區電源裝機總容量 34.88MW，其中，水電裝機容量 10.88MW，火電裝機容量 24MW。

2.1.3 近區接入點存在的問題

此方案近區除 220kV 樟木箐變有 2 個 110kV 出線間隔、110kV 二街變剩余1回出線間隔外，其余的 220kV 馬鞍山、220kV 權甫、220kV 溫泉、220kV長坡、220kV 車家璧變電站都沒有 110kV 出線間隔，不能滿足本方案接入要求。即本方案周圍接入系統條件有限，近區 110kV 出線間隔資源極為緊張，距離較遠且投資較大。

2.1.4 可行性分析

綜上所述，3C110kV 變電站增容改建不改變馬鞍山變電站的負荷結構，在供電能力范圍，滿足中華人民共和國行業標準HG/T20664-1999《化工企業供電設計技術規定》中相關規定。

35kV 浮選廠仍由中化化肥變采用 2 回 35kV 線路供電。35kV 礦山變仍由 110kV 海口變采用 1 回 35kV 線路（云磷 35kV-Ⅱ 回）供電。 待公司將110KV變電站增容改造后，逐步將 35kV 浮選廠至 110kV 三環化工新建站供電。因此，3C110kV 變（新站址）35kV 側預留浮選廠方向 2 回，待將來逐步將浮選廠至三環化工新建站供電，備用 2 回。兼顧現有用戶的用電需求，也兼顧了未來負荷的發展需要。

2.2 建議改造方案

2.2.1 變電部分

2.2.1.1 主變壓器：

終期 2×50MVA，本期 2×50MVA，三相三繞組有載調壓變壓器，額定分接頭：110±8×1.25%/37±2×2.5%/6kV，50/50/50MVA， 接線組別 YN，yn， d11。

2.2.1.2 各電壓等級出線：

110kV配電裝置采用內橋接線型式，最終 2 回，本期出線 2 回，分別至220kV馬鞍山變110kV 馬中三線（I 回） 和 110kV 馬鹽中三線（II 回） 。

35kV配電裝置采用單母分段接線型式，最終出線 4 回，本期出線 2 回，即至浮選廠 2 回，備用 2 回。

6kV 配電裝置采用單母分段接線型式，最終出線 30 回，本期出線 21 回，分別至B1 原總降開關所 2 回、B2 磷酸開關所 2 回、B3 濕磨Ⅰ系列開關所 2 回、B4 開關所 2 回、B5 循環水開關所 2 回、B6 濕磨Ⅱ系列開關所 2 回、B8 萃取Ⅳ系列開關所 2 回、美盛開關所 2 回、精制磷酸裝置 2 回、MAP裝置 1 回、食品酸裝置 2 回，備用 9 回。

2.2.1.3 無功補償

110kV 海口磷業新建變電站每臺主變下最終裝設 2 組無功補償設備，共 4 組無功補償設備。本期每臺主變下各裝設 1 組 5Mvar 電容器，共裝設 2×5Mvar 電容器組。

2.2.1.4 中性點接地方式

110kV 海口磷業新建變 35kV 側中性點不裝設消弧線圈裝置，采用不接地方式;6kV 側中性點采用小電阻接地方式。

2.2.2 線路部分

2.2.2.1 35KV線路部分

新建 2 回 35kV 架空線路，起于 3C110kV 變電站，迄于 35kV 浮選廠 1、2 回線 11 號塔（同塔雙回），與原 35kV 浮選廠 1、2 回線搭接。新建線路采用同塔雙回架設，兩回線路導線均采用 JL/G1A-150/25，全線采用自立式角鋼塔架設，推薦路徑（紅色）總長度約 3.0km（雙回同塔架設）。

2.2.2.2 110kV線路部分

由于220kV馬鞍山變已無間隔，且為保障鹽化公司主供線路（110kV馬鹽I回線）不停電，本方案擬定為110kV馬鹽中三線與110kV馬鹽II回線T接點至110kV馬鹽II回線1號塔處，并將T接點前，110kV馬鹽II回線1號塔至220kV馬鞍山變龍門架段線路導線更換為2×JL/G1A-240/30（下圖中綠線部分），隨后將線路從T接點處沿新建線路通道引接至原110kV馬鹽中三線1號塔附近與110kV馬鹽中三線搭接（下圖中紅線部分），拆除原110kV馬鹽中三線1、2號塔之間導線。新建線路長度約600m，導線型號與原線路一致，采用JL/G1A-240/30。（注：由于施工期間110kV馬鹽I回線不停電，不具備拆除條件，故原110kV馬鹽II回線3號塔T接點至三環化工變方向1號塔及T接導線保留，并將鐵塔用拉線固定，待具備拆除條件后拆除。）詳見圖2.3。

拆除原 110kV 馬中三線（I 回）19、20 號塔，將導線沿新建鐵塔接入 110kV 三環化工變，新建鐵塔兩基，新建線路全長約 200 米，導線型號與原線路一致，采用JL/G1A-240/30。

拆除原 110kV 馬鹽中三線（II 回）21、22 號塔，將導線沿新建鐵塔接入 110kV 三環化工變，新建鐵塔兩基，新建線路全長約 200 米，導線型號與原線路一致，采用JL/G1A-240/30。

2.2.3 主要結論

2.2.3.1 系統部分

新建 110kV三環化工變電站，同時新建 2 回線路，1 回至馬鞍山變、1 回“T”接馬鞍山至鹽化廠1#塔線路。

2.2.3.2 變電部分

110kV 配電裝置采用戶內 GIS 單列布置;35kV 采用 KGN 型開關柜戶內單列布置，電纜進線，出線經電纜半層用沿電纜溝敷設后轉架空線;6kV 采用 KYN 型開關柜戶內雙列布置，半絕緣銅管母線進線，出線經電纜半層用電纜沿架空電纜橋架敷設至電纜對接箱后，與云南磷化集團海口磷業有限公司原3C變（老站）內 6kV 饋線電纜可靠連接。

2.2.3.3 線路部分

原3C變（老站）改接至 110kV 新站的新建出線導線截面均采用240mm2，其余線路沿用老站原線路導線不變。本期 35kV 浮選廠至 110kV 新站 2 回出線導線截面均采用 150mm2。

2.2.3.4 需要考慮的其它因素

本方案需要拆除現有場地上的兩棟建筑物，一棟是備用發電機房，一棟是原 35kV 主變壓器室，目前現場不具備進場打鉆條件。本階段地質部分內容是根據現場情況及參考原 110kV 總降變地勘報告做出的，待本方案經公司推動可研及正式立項具備實施條件后，再一步進行完善。

35kV 浮選廠線路改造需要與三環中化明確資產劃分及負荷轉移時再實施。

3C110KV變電站增容后，涉及云南海口磷業有限公司、昆明云能化工有限公司、云南三環中化化肥有限公司三家的負荷分配問題，依舊執行三方于 2018 年簽訂的《用電負荷控制及線路運行維護協議》， 增容部分屬于云南磷化集團海口磷業有限公司。

參考文獻：

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