變電站供電經濟運行方式研究與實踐

黎林

變電站供電經濟運行方式研究與實踐

黎林

（攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司能源動力中心，四川攀枝花617000）

通過對攀鋼冷軋35 kV變電站運行方式、負荷情況及設備狀況進行分析，在滿足正常供電的前提下，提出了經濟運行方式調整方案并實施完成，降低了變壓器基本電費和損耗，取得了較大經濟效益。

經濟運行；基本電費；損耗

1 引言

變電站經濟運行是指在在保證電網安全穩定運行并在滿足用電需要的前下，變壓器采取最合理的方式運行，最大限度的合理使用和節約能源，使供電企業取得最大的經濟效益。從宏觀上說，變電站經濟運行應該包括變壓器額定容量選擇和變壓器運行方式，使年支出費用（包括主變基本電費和損失電量等運行費用）最低。

攀鋼冷軋35 kV變電站主要向冷軋廠主軋、鍍鋅、酸洗生產和能源系統供電，并配有一套國產10 mvar動補濾波（簡稱：SVC，2009年投運），其三路35 kV電源引自市電業局施家坪變電站，采用單元式接線方式分別經容量為：一臺31.5 MVA（1#主變）、兩臺25 MVA（2#、3#主變）變壓器降壓為10 kV配出。當攀鋼發用電平衡后的購入電量超出限額后，市電業局將按比率收取冷軋35 kV變電站基本電費，2013年按照冷軋變電站變壓器總容量共支出基本電費1271.4萬元，2014年1～4月冷軋變電站變壓器總容量支出基本電費211.9萬元。如果冷軋變電站向電業局報停一臺25 MVA主變，月可減少基本電費支出65萬元，則2013年可減少基本電費支出390萬元，也有利于變電所降低損耗，而且可根據需要向電業局申請投運該臺主變，不會影響供電可靠性。

2 變電站運行方式及負荷情況

冷軋35 kV變電站正常運行方式（見圖1）及主變負荷情況：

一受電（施軋南線）經35 kVⅠ段母線、1#主變帶10 kVⅠ段運行，經常負荷為9～11 MW，功率因數0.9；

二受電（施軋北線）經35 kVⅡ段母線、2#主變帶10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母線運行，經常負荷為5～6 MW，功率因數0.9；

三受電（施軋中線）經35 kVⅢ段母線、3#主變帶10 kVⅢ段母線運行，經常負荷為14～22 MW，功率因數0.98。

冷軋35 kV變電站10 kV配出開路最大負荷情況見表1。

因此由表1可知：

（1）3#主變系統負荷最大，2#主變負荷最輕。

（2）變電站主變總容量為31.5 MVA+25 MVA×2=81.5 MVA，總負荷為：10600 kW+2200kW+2900 kW+21400 kW=37.1 MW，功率因數按0.9計算，換算為視在功率為：37.1 MW÷0.9≈41.2 MVA。

圖1 冷軋35kV變電站運行方式圖

表1 冷軋35 kV變電站配出開路有功最大負荷情況kW

另外：經現場調研冷軋廠及配套能源系統裝機容量和設備投運情況，并結合冷軋廠近幾年發展規劃，冷軋35 kV變電站近幾年內無負荷增加情況。

因此冷軋35 kV變電站現階段可停一臺25 MVA及以上變壓器。

3 變電站運行方式調整及負荷平衡分析

3.1 1#主變停運

冷軋35 kV變電站1#主變（31.5 MVA）停運，兩種運行方式調整方案：

方案1：2#主變（25 MVA）帶10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母線運行；3#主變（25 MVA）帶10 kVⅢ段母線運行（3#主變運行方式不變）。

負荷平衡：2#主變最大負荷為10600 kW+2200 kW+2900 kW=15.7 MW，視在功率為15.7 MW÷ 0.9≈17.4 MVA，小于2#主變額定容量；3#主變負荷不變。

缺點：10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母線上的冷軋空壓站、煤氣凈化站、第一循環水站等下級站所均為一路電源，無備用電源，事故下對生產和安全造成嚴重影響。

方案2：2#主變（25 MVA）帶10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母線運行；3#主變（25 MVA）帶10 kVⅡ-2、10 kVⅢ段母線運行。

負荷平衡：2#主變最大負荷為10600 kW+2200 kW=12.8 MW，視在功率為12.8 MW÷0.9≈14.2M VA，小于2#主變額定容量；3#主變最大負荷為2900 kW+21400 kW=24.3 MW，視在功率為24.3 MW÷ 0.9≈27 MVA，大于3#主變額定容量。

缺點：3#主變容量不足，不能滿足正常運行需求。

3.2 2#或3#主變停運

冷軋35 kV變電站2#或3#主變（25 MVA）停運，兩種運行方式調整方案：

方案1：1#主變（31.5 MVA）帶10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母線運行；3#或2#主變（25 MVA）帶10 kVⅢ段母線運行。

負荷平衡：1#主變最大負荷為10600 kW+2200 kW+2900 kW=15.7 MW，視在功率為15.7 MW÷ 0.9≈17.4 MVA，小于1#主變額定容量。

缺點：與2.1方案1相同。

方案2：1#主變（31.5 MVA）帶10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母線運行；3#或2#主變（25 MVA）帶10 kVⅡ-2、10 kVⅢ段母線運行。

負荷平衡：1#主變最大負荷為10600 kW+2200 kW=12.8 MW，視在功率為12.8 MW÷0.9≈14.2 MVA，小于1#主變額定容量；3#或2#主變最大負荷為2900 kW+21400 kW=24.3 MW，視在功率為24.3 MW÷0.9≈27 MVA，大于3#或2#主變額定容量。

缺點：3#或2#主變容量不足，不能滿足正常運行需求。

3.3 結論

通過以上分別停運1臺主變，冷軋35 kV變電站運行方式的調整分析：

（1）直接停運任意一臺主變，在現有設備情況和運行方式下，均不可行。

（2）在滿足下級配出站所兩路電源的前提下，冷軋35 kV變電站10 kV系統最佳運行方式為：10 kVⅠ、10 kVⅡ-1段母線并列運行，10 kVⅡ-2段、10 kVⅢ段母線并列運行。

（3）冷軋35 kV變電站總負荷具備停一臺25 MVA及以上變壓器的條件，在滿足（2）項的要求下，主要受制于3#主變容量問題，若3#主變增容為31.5 MVA則可實現停運2#主變（25 MVA）。

針對3#主變增容為31.5 MVA可能對10 kV動補濾波（SVC）系統的影響，分別聯系廠家和設計單位進行了評估，結論為：3#主變增容對SVC運行無影響。

4 變電站經濟方式調整方案研究

4.1 方案概述

根據負荷平衡分析，擬向電業局報停冷軋變電站2#主變（25 MVA），減少基本電費支出和降低變壓器損耗，對變電站供電方式作相應調整：

（1）1#主變、3#主變互換，以滿足負荷要求，且經濟、便利。

（2）因35 kV三路受電電源均來自電業局施家坪變電站，為減少設備變動手續辦理和3#主變增容后三受電電纜增加，需對三路受電電纜進行互換：一受電（施軋南線）電纜通過增加電纜及電纜頭方式倒接至三受電開關柜仍帶31.5 MVA（新3#主變），二受電（施軋北線）電纜倒接至一受電開關柜仍帶25 MVA（新1#主變），三受電（施軋中線）電纜倒接至二受電開關柜仍帶25 MVA（2#主變）。

（3）為滿足下級配出站所兩路電源可靠供電，10 kV系統運行方式為：新1#主變（25 MVA）帶10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母線運行，新3#主變（31.5 MVA）帶10 kVⅡ-2、10 kVⅢ段母線運行。

（4）10 kV罩式爐1#、2#分別在10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母線運行，均由新1#主變帶，因罩式爐變電站加熱爐為一類負責，必須由兩路電源供電，因此需將罩式爐2#改接至新3#主變帶，根據罩式爐2#電纜情況可直接接入10 kVⅡ-2段備用柜。

4.2 方案實施

2014年6月～7月冷軋年修期間，制定《冷軋變電站2#主變報停供電方式調整施工期間保產方案》，對方案進行實施，并根據現場情況制定技術措施和管控要求：

（1）詳細制定施工方案和作業內容，合理安排施工步驟和作業計劃，確保了按期保質保量完成施工。

（2）對施工條件嚴格把關，施工工作開始前，對2#主變系統設備進行全面檢查，確保施工期間冷軋35 kV變電站10 kV系統的供電可靠性；1#、3#主變及三路受電電纜互換投運后，加強設備運行監控，及時處理隱患缺陷，保證了冷軋35 kV變電站供電可靠性和冷軋廠生產需要。

（3）精確、合理安排運行方式調整，加強帶電設備措施監控，作業期間嚴格執行電氣工作票、操作票制度，確保施工過程中人身設備安全。

（4）制定事故處理原則，認真組織事故預演，安排好人員監護，做好施工驗收工作，確保施工過程不影響運行設備的安全及施工設備的安全投運。

（5）針對各施工階段系統運行方式的不同，制定了具有針對性、指導性的方案和技術措施，如：《冷軋變電站3#主變啟動方案》、《關于冷軋變電站2#主變保護投退的通知》、《冷軋變電站1#主變啟動方案》。

（6）因冷軋35 kV變電站三路受電分別倒接電纜，為便于調度、操作、檢修安全性和正確性，要求冷軋變電站操作票、運行規程、應急預案等涉及受電開關的均采用三重命名。

（7）恢復了冷軋35 kV變電站二受電（施軋中線）、2#主變（25 MVA）系統設備的一次接線，具備投運條件。

5 效益計算

（1）減少基本電費：方案實施后，在發用電平衡后，需向市電業局購電時，月可以減少基本電費支出：25000 kVA×26元/kVA=65萬元。根據攀鋼制造部能源動力室提供的電量結算報表數據，2014年8～12月份已減少支出195萬元。

（2）降低變壓器損耗：減少了2#主變負載損耗，提高了1#、3#主變負荷率，根據Mathcad軟件計算[1]，每年可以降低變壓器損耗37.99萬kW·h，按0.62元/kW·h計算，每年可節約23.5538萬元。

6 結束語

通過冷軋35 kV變電站不同運行方式下的負荷平衡分析，并在節省實施投入和滿足下級配出站所兩路電源的前提下，成功完成了設備調整和變電站運行方式優化，實現減少基本電費支出和降低供電損耗的變電站供電經濟運行，取得了巨大經濟效益。

Research and Practice of Econom ic Operation M ode of Substation Power Supp ly

LI Lin
（Power and Energy Center of Panzhihua Steel and Vanadium Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617000,China）

Through analysis of operation mode,load condition and equipment state of Pangang cold rolling 35 kV substation,an economic operation mode adjustment program based on the premise of satisfying normal power supply was put forward and implemented,which has reduced the basic electricity consumption and loss of the transformer and achieved significant economic benefit.

economical operation;basic electricity consumption;loss

TM7

B

1006-6764(2015)09-0011-04

2015－05－12

黎林（1981－），男，2004年畢業于沈陽工業大學電氣工程及其自動化專業，電氣工程師，現從事繼電保護和電氣運行管理工作。