變電站低碳運(yùn)行分析

馬文成

固原供電局，寧夏 固原 756300

變電站低碳運(yùn)行分析

馬文成

固原供電局，寧夏 固原 756300

低碳，意指較低（更低）的溫室氣體（二氧化碳為主）排放。就是低能量,低消耗的生活方式。變電站是電力系統(tǒng)中的“神經(jīng)中樞”，起變換、分配、控制、保護(hù)、監(jiān)視電能的作用，同時(shí)也是系統(tǒng)中的耗能大戶，我國(guó)70%的電能由火力發(fā)電提供，而火電用的燃料煤是碳排放的主因。因此，在滿足正常的生產(chǎn)和生活需要的前提下，降低變電站的電能消耗，可間接的減少碳排放，為我們的低碳生活做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，因此，變電站的低碳運(yùn)行時(shí)不可待。

變電站；低碳運(yùn)行

1 變電站的耗能元件

1.1 一次電氣設(shè)備的自耗能

變電站中帶有線圈的電氣設(shè)備及有阻抗的元件本身在服務(wù)于電力系統(tǒng)的同時(shí)自身也消耗一定的電能。如變壓器是變電站的耗能大戶，變壓器在變換電壓的過(guò)程中，將產(chǎn)生有功損耗和無(wú)功損耗。據(jù)估計(jì)，我國(guó)變壓器的總損耗占發(fā)電量的10%左右，損耗每降低1%，每年可節(jié)約上百億kW.h電能。其他的互感器、電抗器、消弧線圈、線路等電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)也消耗一定的電能。

1.2 二次設(shè)備及輔助設(shè)備耗能

對(duì)一次電氣設(shè)備進(jìn)行操作、控制、保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量的二次設(shè)備也消耗電能。如所有二次回路導(dǎo)線及線圈阻抗消耗的電能，繼電器、保護(hù)裝置、直流充電回路、通信回路、操作系統(tǒng)電機(jī)、配電室及主變通風(fēng)回路、機(jī)構(gòu)箱和端子箱的驅(qū)潮加熱回路等二次元件上消耗的電能。對(duì)于一次設(shè)備而言，其消耗的電能相對(duì)較低，但日積月累的電能消耗不可小視。

1.3 生活用電及易耗品耗能

生活用電主要有照明回路、取暖回路、家用電器等生產(chǎn)生活用電。易耗品包括紙張、打印耗材、生活用水等。

2 低碳運(yùn)行的措施

2.1 把好設(shè)備選型關(guān)

變電站新建和改擴(kuò)建時(shí)，首先要把好設(shè)備的選型關(guān)，可最大限度地減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)自耗能，達(dá)到節(jié)能、低碳運(yùn)行。

變電站在新建時(shí)，條件允許時(shí)可考慮設(shè)計(jì)為智能電網(wǎng)，采用數(shù)字變電站。因數(shù)字變電站自動(dòng)化程度較高，選用設(shè)備先進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，能有效的節(jié)約生產(chǎn)生活用電，大大降低了生產(chǎn)成本。

例如常規(guī)變電站可選用節(jié)能型的變壓器、淘汰材質(zhì)差、結(jié)構(gòu)陳舊，耗能大的變壓器、互感器及電抗器（分裂母線），逐步淘汰耗能高、損耗大的電氣設(shè)備。

2.2 合理安排運(yùn)行方式

在保證安全、可靠供電的前提下，合理安排運(yùn)行方式可節(jié)約大量的電氣設(shè)備自耗能。下面以各參數(shù)變壓器在不同運(yùn)行方式下的電能消耗為例分析節(jié)能效果。

2.2.1 例如某變電站兩臺(tái)分別為25000kVA、20000kVA的變壓器，其額定參數(shù)如下：

表一

2.2.1.1 變壓器空載時(shí)電源側(cè)的勵(lì)磁功率(無(wú)功功率)

2.2.1.3 變壓器各側(cè)繞組的短路損耗

2.2.1.5 變壓器的空載綜合功率損耗（二級(jí)變壓時(shí)KQ= 0.5～0.7，取 0.6）

2.2.1.7 變壓器A和變壓器B綜合功率臨界負(fù)載功率（當(dāng)S=8000kVA，負(fù)載分配系數(shù)C2=0.57 C3= 0.43)

2.2.1.8 變壓器A和變壓器AB之間的臨界功率（當(dāng)S= 8000kVA，負(fù)載分配系數(shù)C2= 0.57 C3= 0.43)

2.2.1.9 變壓器B和變壓器AB之間的臨界功率（當(dāng)S1 = 8000kVA，負(fù)載分配系數(shù)C2=0.57 C3=0.43）

通過(guò)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可知，當(dāng)實(shí)際工況負(fù)載0＜ST1＜1642 kVA，為20000 kVA變壓器運(yùn)行，當(dāng)工況負(fù)載為1642 kVA＜ST1＜8204 kVA時(shí)，應(yīng)為25000 kVA變壓器運(yùn)行，當(dāng)ST1＞8204 kVA時(shí)應(yīng)為變壓器AB并列運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。可見，上述結(jié)論與習(xí)慣性作法恰恰相反，當(dāng)1642 kVA＜ST1＜8204 kVA時(shí)，變壓器A卻比變壓器B運(yùn)行時(shí)損耗小。

2.2.1.10 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電效果

若S1= 8000 kW，S2= 4560 kW，S3= 3440 kW時(shí)，變壓器A經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電效果分析如下：

變壓器B的綜合功率損耗

變壓器A經(jīng)濟(jì)運(yùn)行比變壓器B運(yùn)行的有功功率節(jié)約為：

變壓器A經(jīng)濟(jì)運(yùn)行比變壓器B運(yùn)行的無(wú)功功率節(jié)約為：

變壓器A經(jīng)濟(jì)運(yùn)行比變壓器B運(yùn)行的綜合功率節(jié)約為：

綜上可見，變壓器A經(jīng)濟(jì)運(yùn)行比變壓器B運(yùn)行年綜合電量節(jié)約583848 kWh，綜合節(jié)電率8.37%。

因此，在優(yōu)先保證安全、可靠供電的前提下，合理的安排運(yùn)行方式，可節(jié)省大量的電能消耗。如兩臺(tái)損耗不等的變壓器運(yùn)行時(shí)，在實(shí)際的投入使用過(guò)程中，從節(jié)能的角度出發(fā)，通過(guò)詳細(xì)計(jì)算找出變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的投切點(diǎn)，優(yōu)先選擇損耗小的運(yùn)行方式，根據(jù)季節(jié)變化投入適當(dāng)?shù)淖儔浩鬟\(yùn)行。大電網(wǎng)電壓偏移較大時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)調(diào)整電壓，確保電壓合格率。以及根據(jù)電壓、實(shí)時(shí)無(wú)功負(fù)荷情況投退電容器，補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功損耗，均能有效地減小設(shè)備自耗能，達(dá)到系統(tǒng)及設(shè)備低碳運(yùn)行。

2.3 降低二次設(shè)備及輔助設(shè)備耗能

站用電是變電站生產(chǎn)、生活用電的重要組成部分，每個(gè)變電站都裝設(shè)有專用的站用變壓器，給一、二次設(shè)備提供可靠的控制、保護(hù)及操作電源，以及生活必需電源。因此，站用電負(fù)荷控制直接影響生產(chǎn)運(yùn)行成本的大小。站用電負(fù)荷可進(jìn)行節(jié)能控制的主要有室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱的驅(qū)潮加熱電源、室內(nèi)外照明、空調(diào)及主變通風(fēng)電源。

控制措施有室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱的驅(qū)潮加熱器可采用或通過(guò)改造使用具有保溫、保暖的端子箱，取代常規(guī)利用電加熱器驅(qū)潮的端子箱。如一個(gè)端子箱的驅(qū)潮加熱器功率為100W，通過(guò)溫控器控制工作時(shí)，平均每天按8小時(shí)投入工作計(jì)算，年可節(jié)約電能288度，每個(gè)變電站若室外按8個(gè)端子箱計(jì)算，共2300度。室內(nèi)外照明可采用LED節(jié)能燈泡等節(jié)電設(shè)備和電器，均能有效的節(jié)約大量電能消耗。

2.4 改變?nèi)说男袨榉绞剑B(yǎng)成良好的生活習(xí)慣

全站提倡無(wú)紙化辦公，利用電子文檔及網(wǎng)絡(luò)辦公、采用雙面打印；使用后的紙張盡量作為草稿紙使用，隨手關(guān)燈、關(guān)水龍頭、將燈光調(diào)暗，夏季調(diào)高空調(diào)溫度等都可為節(jié)能、低碳運(yùn)行做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，雖然這些不經(jīng)意的行為方式，積少成多，卻能改善我們的生存環(huán)境。變電站節(jié)能運(yùn)行是個(gè)系統(tǒng)工程，不是一朝一夕之事，而是需要每個(gè)運(yùn)行及管理人員通過(guò)集體智慧發(fā)揮科學(xué)管理、創(chuàng)新技術(shù)以及不斷的加強(qiáng)人員節(jié)能意識(shí)，才能做到低碳運(yùn)行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.006

馬文成 學(xué)歷：大學(xué) 職稱：工程師。