基于節(jié)能降耗的配電設(shè)備改造分析與應(yīng)用

郝 巍，李勁鋒，姚 陽

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000；2.國網(wǎng)玉田縣供電公司，河北 張家口 075000；3.國網(wǎng)冀北綜合能源服務(wù)有限公司，北京 西城 100045）

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們逐漸加大了對用電量的需求，這無疑增加了用電負(fù)荷度，然而，部分企業(yè)為了節(jié)省成本，仍在使用傳統(tǒng)落后的電力設(shè)備，這些設(shè)備具有功率低、配置低、能耗高等特點，難于滿足企業(yè)的用電需求，甚至加劇了環(huán)境的污染程度。因此，為了倡導(dǎo)我國節(jié)能降耗發(fā)展理念，如何科學(xué)改造和應(yīng)用配電設(shè)備是相關(guān)企業(yè)必須思考和解決的問題。

1 某煙廠配電室概況

某煙廠配電室內(nèi)部設(shè)備安裝使用于1992年5月，至今28年。生產(chǎn)現(xiàn)場所使用的配電設(shè)備主要包含以下類型，分別是6臺10 kV高壓開關(guān)柜、13臺5 kV低壓開關(guān)柜和3臺1600 kVA變壓器。其中，高壓開關(guān)柜作為一種固定式傳統(tǒng)柜，內(nèi)部使用的控制電器主要以斷路器為主，采用過流保護(hù)的方式，實現(xiàn)對回路的保護(hù)。低壓開關(guān)柜主要使用了傳統(tǒng)的低壓配電柜，這種類型的配電柜，內(nèi)部缺乏防護(hù)機制，無法根據(jù)防護(hù)等級對低壓開關(guān)柜進(jìn)行防護(hù)。

2 基于節(jié)能降耗的配電設(shè)備改造方案

2.1 高壓開關(guān)柜改造

高壓開關(guān)柜型號為GG-1A型，屬于一種老型號柜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要以開啟式結(jié)構(gòu)為主，主母線主要暴露于頂部位置，柜前有防護(hù)裝置，柜后和柜頂沒有防護(hù)裝置，整個高壓開關(guān)柜防護(hù)等級較低；此外，連鎖閉鎖流程過于煩瑣和復(fù)雜，操作難度高[1]，這無疑增加了作業(yè)人員操作失誤的可能性。保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部的電源直接與TA設(shè)備相連接，這種保護(hù)方式存在盲區(qū)，無法對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行全面有效的保護(hù)。總之，高壓開關(guān)柜設(shè)備不僅維護(hù)成本高，而且安全性能差，無法滿足配電設(shè)備的運行需求[2]。而改造后的高壓開關(guān)柜型號為KYN28A-12型，開關(guān)柜在具體的設(shè)計中，主要是在參照金屬封閉開關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計的。1KYN28A-12高壓柜一次系統(tǒng)如圖1所示。從圖中可以看出，該系統(tǒng)主要由2大部分組成，分別是柜體和移開部件，其中，柜體被劃分為4個不同的隔室，防護(hù)等級為IP4X，開關(guān)柜內(nèi)部含有機械聯(lián)鎖功能，在電氣連鎖功能的配合下，可以滿足開關(guān)柜的閉鎖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。連鎖功能在具體的使用中，往往會涉及到投入使用和解鎖使用兩個環(huán)節(jié)，作業(yè)人員在確保操作行為規(guī)范的情況下，可以同時進(jìn)行這兩個環(huán)節(jié)[3]。無須增加其他多余的操作環(huán)節(jié)，極大地提高了操作的快捷性和方便性，為確保保護(hù)系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運行打下堅實的基礎(chǔ)。

2.2 低壓開關(guān)柜改造

低壓開關(guān)柜在改造前，所選用的型號為BSL老型號，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要以開啟式結(jié)構(gòu)為主，主母線通常暴露在低壓開關(guān)柜的頂部，防護(hù)等級相對較低，開關(guān)柜在運行期間，容易發(fā)生安全事故現(xiàn)象。同時，由于低壓配電屏之間沒有設(shè)置相應(yīng)的隔板，一旦某低壓配電屏出現(xiàn)運行異常問題，勢必會影響其他低壓配電屏的正常運行[4]，因此，無法滿足配電設(shè)備安全使用需求。經(jīng)過改造后，低壓開關(guān)柜型號為GGD型，所選用的電壓類型為交流電壓，柜體的整體防護(hù)等級有所增加，達(dá)到了IP40，該開關(guān)柜具有良好的散熱性能，柜門拆裝方便快捷，設(shè)備價格便宜，縮小了企業(yè)的購買成本。通過對低壓開關(guān)柜進(jìn)行改造，不僅降低了該開關(guān)柜的安全風(fēng)險，還達(dá)到了電氣設(shè)備安全技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時，還降低了配電設(shè)備的人工維修工作量，使得設(shè)備維修成本降到最低，為進(jìn)一步提高企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益打下基礎(chǔ)。

圖1 1KYN28A-12高壓柜一次系統(tǒng)

2.3 母線材質(zhì)改造

為了進(jìn)一步降低配電線路的電能損耗量，技術(shù)人員要重視對母線材質(zhì)的科學(xué)改造，為此，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照合金母線設(shè)置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將鋁導(dǎo)體和銅導(dǎo)體的直流電阻率分別設(shè)置為0.02900Ωm、0.01777 Ωm，確保三相線路能夠盡可能降低鋁母線的功率損耗量。此外，與鋁母線相比，銅母線的功率消耗量最低，因此，技術(shù)人員還要根據(jù)某煙廠配電室的管理需求，將母線材質(zhì)統(tǒng)一改造為銅母線[5]，同時，還要將變壓器與低壓進(jìn)線柜之間間距縮小，盡可能縮小低壓母線的長度，以達(dá)到降低材料使用量和線路電能損耗量的目的。

2.4 變壓器改造

某煙廠配電室內(nèi)部所使用的原變壓器型號為S9系列型號，原變壓器共3臺，電容量為1600 kVA，這種類型的變壓器內(nèi)部還有大量的鐵芯成分，這無疑增加了變壓器的空載電能損耗量。自投入使用配電設(shè)備28年來，企業(yè)從未對變壓器油進(jìn)行相關(guān)的油譜研究，導(dǎo)致變壓器的內(nèi)部絕緣性能難以得到有效保證。同時，原變壓器內(nèi)部沒有設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)網(wǎng)，導(dǎo)致電擊傷亡事故頻繁發(fā)生[6]，因此，為安全起見，技術(shù)人員要及時購買和更換新的變壓器。通過將原變壓器更換為節(jié)能變壓器，變壓器的整體電能損耗量不斷下降，取得了良好的節(jié)能效果。節(jié)能變壓器型號為CBH15型，這種類型的節(jié)能變壓器作為一種非晶合金干式變壓器，在具體的運用中，可以采用防護(hù)隔離的方式，將防護(hù)罩安裝在節(jié)能變壓器的外部，從而增強變壓器的防護(hù)等級。另外，技術(shù)人員還要根據(jù)配電設(shè)備改造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將配電屏與通道之間的距離設(shè)置為1.8 m，并將改造后的高壓開關(guān)柜安裝在節(jié)能變壓器室，同時，還要進(jìn)一步優(yōu)化和改善運維人員的工作環(huán)境，不斷激發(fā)運維人員的工作熱情，提高運維人員的工作效率和效果。

2.5 無功補償裝置改造

某煙廠配電室所使用的配電設(shè)備，沒有根據(jù)變壓器電能損耗量，及時更新和優(yōu)化無功率補償裝置性能，導(dǎo)致無功補償裝置內(nèi)部零件出現(xiàn)損壞問題，嚴(yán)重影響了該補償裝置的補償能力。此外，煙廠配電室內(nèi)部使用了多個變頻器[7]，這些變頻器在具體的運行中，會形成大量的次諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)整體諧波量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，這無疑增加了線路的電能損耗，甚至還影響了配電設(shè)備的使用壽命，不利于相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)力和市場核心競爭力的提高。為了從根本上解決以上問題，技術(shù)人員要對無功補償裝置進(jìn)行科學(xué)改造，在這個過程中，首先，要針對相關(guān)測試數(shù)據(jù)，制定和完善濾波處理相關(guān)措施和方案，在利用無功補償裝置的基礎(chǔ)上，采用增加濾波補償方式，以達(dá)到無功補償?shù)哪康摹Ｆ浯危€要根據(jù)煙廠配電室管理需求，在保證配電設(shè)備運行可靠性和安全性的前提下，盡可能將線路能損耗量和線路諧波危害程度降到最低，這樣一來，不僅促進(jìn)煙廠配電室正常、穩(wěn)定地生產(chǎn)，還降低了配電設(shè)備的維護(hù)成本和使用成本，從而取得良好的節(jié)能降耗效果，為進(jìn)一步提高相關(guān)企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了良好的條件。

3 基于節(jié)能降耗的配電設(shè)備應(yīng)用效果

為了更好地驗證改造后配電設(shè)備的節(jié)能降耗效果，技術(shù)人員通過將改造后的配電設(shè)備應(yīng)用于煙廠配電室中，從變壓器節(jié)能效果、線路電能損耗量等環(huán)節(jié)出發(fā)，對改造后的配電設(shè)備可靠性進(jìn)行科學(xué)檢驗。通過使用SCBH15型非晶合金干式變壓器，得出如表1所示的變壓器性能比較，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，非晶合金干式變壓器具有較高的節(jié)能特性，為國家節(jié)約煤炭資源，降低CO2的排放量，提高企業(yè)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

表1 SCBH15型非晶合金干式變壓器和S9系列普通油浸式變壓器性能比較

通過使用改造后的低壓開關(guān)柜，得出如表2所示的改造前后每臺低壓開關(guān)柜柜體功率損耗對比數(shù)據(jù)，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，改造后的低壓開關(guān)柜具有降低電能損耗量的作用，為相關(guān)企業(yè)節(jié)約用電量，節(jié)約電費發(fā)揮出重要作用。

表2 改造前后每臺低壓開關(guān)柜柜體功率損耗對比

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對某煙廠配電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)改造和應(yīng)用，不僅提高了配電設(shè)備的運行性能，還增強了配電設(shè)備的防護(hù)等級，將設(shè)備存在的安全風(fēng)險降到最低，以滿足電力安全使用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時，通過應(yīng)用濾波設(shè)備，還有效地增強了配電設(shè)備的電能質(zhì)量，取得了良好的節(jié)能效果，促進(jìn)企業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。