淺析110kV變電站主變減容

摘要：濟南裕興化工有限責任公司2008年異地搬遷后，自2009年底110kV變電站運行以來發現，實際用電負荷與設計預期負荷存在較大偏差，需進行節能改造，因此對變電站主變減容，從而提高變壓器的利用率并且降低電費支出。提出三種改造方案，經分析確定選用第二種方案，主變減容改造完成后經濟效益可觀。

關鍵詞：110kV變電站；變壓器；主變減容；節能改造；用電負荷；設計預期負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）02-0128-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.062

1 基本情況

1.1 企業概況

濟南裕興化工有限責任公司建于1919年，是國家重要的無機化工生產企業，2008年搬遷至新材料產業園區，2009年底正式投產運行。公司生產區占地千余畝，現有員工千余人，擁有年產10萬噸金紅石鈦白粉生產裝置、年產30萬噸硫磺制酸裝置、3×75噸/小時中溫中壓循環流化床鍋爐裝置以及水處理、廢酸濃縮處理等

裝置。

自2013年以來，公司處于建廠以來最困難的經濟時期，企業生產日漸虧損，如果企業停產，就會失去主打產品的市場，有可能永久停產。2014年，公司進行了多次大型協調會議，從各方面綜合考慮，制定措施，防止企業停產。目前，采取的部分措施如下：一是申請政府支持，暫停或延后支付各類款項；二是與主要原材料、備件等供貨商進行協商，在延期支付款項的情況下，以“一損俱損”為理由，大幅度壓低各種材料備件價格；三是由政府主導，電力、天然氣、自來水等部門進行支持；四是開展內部節能降耗，爭取盡快使企業扭虧

為盈。

1.2 供電基本情況

110kV裕興變電站于2009年底正式投入運行。變電站有110kV進線兩條，1#進線為康裕線，2#進線為康孟線；雙母線內橋接線方式；電壓等級為110kV/10kV。變電站正常運行時由1#進線康裕線供電，2#進線康孟線為備用，內橋104開關處于熱備用狀態，若1#進線康裕線故障跳閘，內橋104開關自動合閘，轉由2#進線康孟線供電。即變電站運行方式為110kV康裕線帶變電站110kV Ⅰ母線、#1主變帶全站負荷、110kV康孟線熱備用，母聯備自投投入。

變電站設有50000kVA有載調壓變壓器一臺，兩段10kV母線由Ⅰ段帶Ⅱ段運行，設有10kV高壓開關柜48臺，接地變壓器2臺，高壓電容器無功補償裝置4套。變電站高壓開關柜通過10kV電壓等級向公司內各生產線供電。公司共有4個10kV開關站、17個10kV/380V配電室。

2 節能改造必要性分析

2.1 負荷預計

濟南裕興化工有限責任公司自投產運行以來發現實際用電負荷與設計預期負荷存在偏差較大，急需進行節能改造。根據現有生產能力預計最大用電負荷為22.8MW。負荷分配如下：一是1#開關站（鈦白A線、鈦白B線）6.5MW；二是2#開關站（鈦白C線、循環水污水）9.5MW；三是3#開關站（制酸）3MW；四是4#開關站（鍋爐）3.8MW。

濟南裕興化工有限責任公司4.5兆瓦硫酸余熱發電項目方案已經批復，該項目于2015年初開始建設，預計2015年底前投產運行。

2.2 存在問題

2.2.1 供電系統存在安全隱患。濟南裕興化工有限責任公司屬于一級供電負荷：供電中斷后，會帶來爆炸、火災等嚴重后果，可能造成人身傷亡，主要設備損壞且難以盡快修復，給企業造成巨大經濟損失。一級供電負荷，應由雙電源供電，目前，變電站有2條110kV進線，原來規劃2臺50000kVA主變，但自2009年1#主變投運后，發現預計負荷與實際負荷存在嚴重偏差：預計最大負荷8萬千瓦，實際歷史最高負荷僅為2.2萬千瓦，為減少基本電費支出，2#主變一直未建。但一臺主變運行存在安全隱患，變壓器故障會引起全站停電，從而造成全廠停產，嚴重影響公司安全生產。

2.2.2 基本電費高。公司應執行35～110kV大工業兩部制電價。大工業兩部制電價電費由電度電費、基本電費、力率調整電費、基金附加四部分構成。基本電費目前收費標準為28元/kVA。因此，根據實際負荷合理選擇主變容量，提高主變負載率是降低電費的重要途徑。目前，公司1#主變容量為50000kVA，每月基本電費為5×28=140萬元。但是2014年全年用電量為1.06億千瓦時，最大用電負荷2.2萬千瓦，主變平均負載率僅為23%，遠低于70%的經濟運行負載率，實際用電負荷與主變容量不匹配，致使基本電費負擔過重，用電成本

增加。

2.2.3 變壓器損耗高。由于變壓器負載率過低，造成變壓器空載損耗過大，能耗增大，也加重電費負擔。

3 節能改造方案及分析

根據上述存在問題，供電系統改造應同時考慮以下三點：一是實際用電情況，2009年投產以來，110千伏變電站主變負載率一直保持較低水平，歷史最高負荷為2.2萬千瓦；二是現有產能規劃發展情況，現有預計最大用電負荷為2.28萬千瓦；三是自備電廠建設情況，硫酸4.5兆瓦余熱發電項目預計2015年底投產。

根據以上實際用電情況、用電預測、自備電廠建設情況，預計25000kVA主變容量可以滿足正常生產需求。因此，將主變減容至25000kVA，提高主變負載率，從而降低基本電費和主變損耗，減少電費支出。變電站原來是按兩臺50000kVA主變，110kV GIS、10kV配電系統設計，這些都可滿足供電要求，無需進行改造。

3.1 改造方案

3.1.1 方案一：拆除原50000kVA主變，原位置新建25000kVA主變。今后如有新建項目，負荷增加，應新增一臺25000kVA主變。這一方案可利用原有繼電保護系統，重新計算安康變電站110kV康裕線、康孟線出線保護定值及公司變電站新建25000kVA主變保護定值。送電后110kV變電站運行方式不變：110kV康裕線帶變電站110kV Ⅰ母線、#1主變帶全站負荷、110kV康孟線熱備用。

方案優點：一是110kV變電站運行方式保持不變；二是新建25000kVA變壓器主變保護可利用原50000kVA變壓器繼電保護系統；三是自備電廠投產后，在主變停電情況下，由自備機組短時帶全廠影響安全的重要負荷。

方案存在問題：一是110kV變電站更換主變期間全站需停電約7天；二是自備電廠投運前，單主變運行，存在安全隱患。

3.1.2 方案二：預留2#主變位置新建25000kVA主變，拆除原50000kVA主變（或保留）。負荷增加時將原1#主變更換為25000kVA變壓器。這一方案新增2#主變繼電保護系統一套。重新計算安康變電站110kV康裕線、康孟線出線保護定值及110kV變電站25000kVA主變保護定值。送電后110kV變電站運行方式發生改變：110kV康裕線帶變電站110kV Ⅰ、Ⅱ母線、#2主變帶全站負荷、110kV康孟線熱備用。

方案優點：一是新建25000kVA變壓器施工期間，110kV變電站不必全站停電；二是自備電廠投產后，在主變停電情況下，由自備機組短時帶全廠影響安全的重要負荷。

方案存在問題：一是自備電廠投運前，單主變運行，存在安全隱患；二是110kV變電站運行方式發生改變；三是需購置主變繼電保護裝置一套。

3.1.3 方案三：拆除原50000kVA主變，新建兩臺12500kVA主變。負荷增加時，視情況將一臺或兩臺主變增容至25000kVA。這一方案新增#2主變繼電保護系統一套。重新計算安康變電站110kV康裕線、康孟線出線保護定值及新建12500kVA主變保護定值。送電后110kV變電站運行方式發生改變：110kV康裕線帶變電站110kV Ⅰ段母線、#1主變；Ⅱ母線、#2主變；#1、#2主變并列運行，10kV Ⅰ、Ⅱ段母線分段帶全站負荷，110kV康孟線熱

備用。

方案優點：一是滿足濟南電網規劃設計要求，滿足各項規范要求，運行方式安全、可靠。當兩臺主變中一臺故障時，變電站不致全站停電，減少人身傷亡事故或設備損壞的風險。同時，一臺12500kVA變壓器可以滿足兩條鈦白生產線、硫酸生產線的生產需求，不影響正常生產。主供電源康裕線故障或檢修時，變電站無需全站停電進行倒負荷，可通過110kV系統短時并網帶電倒負荷，不會影響企業連續生產；二是兩臺主變并列運行方式更加靈活；三是自備電廠投運后，可進一步提高全廠供電可靠性。

方案存在問題：存在重復投資、建設的問題，今后增容后，兩臺12500kVA主變閑置。

3.2 方案分析

經分析研究，綜合考慮，以節能降耗、降低成本為前提，決定選用方案二，即：2臺25000kVA的供電方式，先期在預留位置建設一臺2#主變。理由如下：一是與方案一相比，該方案實施過程中，不必110kV變電站全站停電影響連續生產；二是雖然方案二需購置主變繼電保護裝置一套，但今后負荷增加時，另一臺變壓器可以繼續使用，不存在重復投資及閑置資產；三是自備電廠投產后，在主變停電情況下，由自備機組短時帶全廠影響安全的重要負荷，可以保證供電的安全性。

4 減容后經濟效益分析

2014年10月，根據方案二，公司進行施工，于2014年11月11日將新建2#主變投運，原1#主變停運，拆除1#主變連接線。送電后110kV變電站運行方式為：110kV康裕線帶變電站110kV Ⅰ、Ⅱ母線、#2主變帶全站負荷、110kV康孟線熱備用。項目完成運行以來每月可節省基本電費70萬元，每年節省70×12=840萬元。變電站減容后經濟效益可觀。

參考文獻

[1]油浸式電力變壓器技術參數和要求（GB/T 6451-2008）[S].

[2]電力變壓器選用導則（GB/T 17468-2008）[S].

作者簡介：姜利欣（1976-），女，山東濟南人，濟南裕興化工有限責任公司工程師，研究方向：電氣。

（責任編輯：蔣建華）