菏澤聯合混凝土有限公司高新區站供配電系統的升級節能改造

張金營，邵立會，張偉，王福寶

（1. 菏澤聯合混凝土有限公司，山東 菏澤 274000；2. 菏澤中聯水泥有限公司，山東 菏澤 274000）

0 引言

電能是現代化工廠運作的主要能源，對工廠的正常運作有著舉足輕重的作用。工廠供配電系統一般由總降壓變電所（變壓器）、高壓配電線路、（車間變電所）、低壓配電線路及用電設備組成。通常理論上工廠供配電系統的設計必須滿足“安全、可靠、優質、節能、高效、經濟”的基本要求。但實際上一些工廠由于受行業特點、生產規模、設計水平、傳統思維、投資理念、數據偏差、運行管理等多種因素影響，投運后名副其實地做到上述幾點設計基本要求的混凝土攪拌站還很少，距離“合理用電、安全用電、節約用電、高質量用電”還有很大距離。商品混凝土攪拌站月度平均電價及每方混凝土電費成本偏高的現象還很普遍，因此要根據每個商品混凝土攪拌站供配電系統的客觀實際設置、運行情況，分析計算各種運行參數，理論聯系實際，內部挖潛，進行必要的供配電系統改造，才能真正實現商品混凝土攪拌站安全、可靠、合理用電和節電的理想。

1 商品混凝土攪拌站對供配電系統的行業要求特點

如果只從用電負荷、變壓器容量及用電量作為企業規模的幾個衡量指標，商品混凝土攪拌站比起建材行業的其他類別工廠，其規模并不太大，以配備雙條 120 或180 混凝土生產線的居多，以一臺容量 500～800kVA 變壓器供電作為標準配置即可滿足兩條供電需要，但商品混凝土攪拌站對電力的需求也有其行業的特殊性，雖然嚴格意義上算不上一級、二級電力負荷，但也要求要連續、不間斷地提供電力能源支持，一旦發生供電中斷而且時間過長，就會導致客戶的商品混凝土斷供、站內混凝土余料凝固等意外發生，都會對商品混凝土攪拌站的生產運營帶來難以估量的損失。因此商品混凝土攪拌站還要求配有柴油發電機組，柴油發電機組容量一般在315kVA。

2 實際改造案例

2.1 改造前供配電系統存在問題分析與診斷

由于菏澤聯合混凝土有限公司高新區站為收購重組的民營混凝土攪拌站，特就供配電系統存在問題作如下專業化、系統化分析與診斷：

2.1.1 變配電室設計選址及電氣工程原始檔案資料管理上的問題

（1）如圖 1 所示，該站現具有兩條 180 混凝土生產線（主機樓位于圖 1 上 ③ 位置），總裝機容量580dW，建有兩個 250dVA 容量的變配電室（分別位于圖 1 上 ① 和 ② 位置），兩變配電室之間亦缺乏 400V低壓聯絡線相連。從圖 1 上可明顯看出，這樣的變配電室設計選址很不恰當，已經嚴重違背了“配電變壓器的安裝位置應盡量靠近負荷中心”的供配電設計原則，兩個變配電室的低壓線路皆過長、供電半徑皆過大，不但增加了低壓線路購買及敷設施工費用，還增加了線路損耗和電壓損失，也給線路及變配電設施的維護管理帶來了不便。

圖1 廠區分布圖

（2）由于原民營企業管理缺陷，電氣工程原始檔案資料缺失比較嚴重。

2.1.2 設備設計選型運行維護方面的問題

主要有以下幾個方面：

（1）兩臺變壓器均為高損耗鋁芯淘汰型號變壓器，損耗大、效率低、熱穩定性差。

（2）低壓出線配電柜為 BSL 型國家明令淘汰產品。柜體為開放式，沒有防護等級，對塵土、潮濕、小動物等進行防范的措施不完善。自動空氣開關等低壓電器選型落后，質量一般，夏季及用電負荷較大時，發熱嚴重，主母線及空氣斷路器導電部分許多裸露，存有安全隱患。

（3）低壓電纜多為鋁芯電纜，并且質量較差、線徑選型較細，敷設不規范，夏季及用電負荷高時，電纜發熱現象明顯，線損較大。

（4）諧波污染與治理未得到重視，無功補償裝置配置不匹配、不科學，器件質量較差，造成力率較低，系統電流增大，站內線路電壓及電能損耗增加，力調電費偏高。

2.1.3 設備安裝布置方面的問題

（1）低壓配電柜屏前、屏后通道寬度不滿足新規范要求。如屏后僅距墻 650mm，規范要求屏后1000mm。

（2）兩臺變壓器均在變配電室的屋頂露天安裝（圖 2），夏季受強烈太陽光直射、風吹雨淋老化嚴重。

圖2 變壓器置于屋頂

（3）電能計量方式不合理。

兩臺變壓器的電能計量點未設在與供電公司雙方的產權分界處，而是采取了高供低計的計量方式，電能計量裝置均安在了變壓器的低壓出線接線柱側，這種計量方式對于用電戶來說是不合理的：一是供電公司額外加收的線損和變損電量會大于實際損耗電量；二是影響了變壓器的日常巡檢，妨礙了用電戶對變壓器低壓接線柱接線是否牢固及發熱層度的目測或儀器測試效果；三是變壓器的維護檢修也不方便，有點受制于人；四是供電公司按照國家電價政策，以大工業電價類別合理合法收取電費，兩臺變壓器的容量合計 500kVA，每月僅基本電費一項，就要收取 14000元。

上述幾點問題，使該站的電費一直居高不下，月度平均電價高達 1.75元/kWh 以上，線路跳閘亦時有發生，用電安全性、可靠性和經濟性得不到保證。因此對該站供配電系統進行改造很有必要性與緊迫性。

2.2 供配電系統升級改造步驟特點

2020年3 月，該站對供配電系統進行了升級節能改造，主要改造步驟特點為：

（1）首先對該站進行電平衡測試，根據電平衡測試報告，重點是對力率、諧波進行補償與治理，對額定功率 22kW 以上的異步電動機全部采用無功就地補償，在主機樓控制室內新增兩套低壓無功補償及諧波治理裝置，該裝置主要由開關組件、濾波電容器、濾波電抗器、電阻器組成單調諧濾波支路和高通濾波支路，與諧波源并聯使用，達到吸收相應頻次的諧波電流，提高系統功率因數的雙重目的。投切開關采用新型無觸點晶閘管開關。

（2）其次根據電平衡測試報告，調整單相負荷用電設備接線方式，合理縮短導線長度，換粗部分導線截面，優化各用電設備開停時間，最大限度平衡全站的三相電力負荷及電壓。

（3）再在圖 1 ④ 的位置新增安裝一臺箱式變電站，容量要滿足兩條混凝土生產線的安全可靠用電需要，箱變位置要盡最大可能靠近負荷中心，用電戶號利用圖 1 上 ① 位置的原舊變壓器戶號，并與供電公司溝通協調將電能計量方式改為高供高計，變壓器選用新型非晶合金抗諧波節能變壓器，能降低損耗、節能高效、綠色環保、安全可靠，箱式變電站如圖3所示。

圖3 箱式變電站

（4）徹底停用圖 1 ①② 位置上的兩臺高損耗舊變壓器，縮短變配電線路迂回半徑，減少變損和線損。

3 結果與討論

（1）菏澤聯合混凝土有限公司高新區站供配電系統升級改造采取了循序漸進的步驟，前后耗時約 1個月，改造后電價已降到 0.65元/kWh，成效明顯。

（2）減少損耗、平衡三相負荷，以及無功補償及諧波治理裝置和新型非晶合金抗諧波節能變壓器的應用達到了節能預期。

節能降耗、降本增效是企業永恒的主題。供配電系統的節能仍任重道遠，需要不斷改進，以適應企業安全生產與技術發展的需要。企業應與時俱進，重視新技術、新設備、新材料和新工藝的推廣與應用，比如互聯網技術、智能電網新技術、遠程抄表技術、電力需求側管理等，企業更應該重點時刻關注它們的發展與進步。