冷坑變電站主變資源合理配置探討

黃小云

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

冷坑變電站主變資源合理配置探討

黃小云

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

冷坑110kV變電站目前有兩臺主變，主變容量均為31500kVA，主變最初設計運行方式為分列運行，兩臺主變不能經濟運行，主變負荷不能均攤負荷，從而易發生主變因為承擔負荷不同導致進線開關發熱等安全事故，為了解決一些不必要出現的安全問題，有必要對兩臺主變資源重新理行配置，從而達到最佳運行狀態，真正保證變電站安全穩定高效供電。

冷坑變電站；用電負荷；經濟運行；主變；母線；負載損耗

1 引言

德興銅礦冷坑110kV變電站于1985年投入使用，是德興銅礦二期工程的配套供電工程，主要為泗洲選礦廠、精尾廠、鑄造公司及環保設施的用電負荷供電。日平均負荷為39000kW（6kV側29000kW、35kV側10000kW）該變電站由于運行時間長設備老化嚴重，變壓器自身損耗大。變壓器和110kV少油斷路器均存在滲漏現象，且變壓器和開關均屬淘汰產品，給變電站安全運行帶來一定影響。隨著德興銅礦13萬t/d擴能項目的建成，用電量呈逐年上升趨勢。給冷坑變電站帶來增加用電負荷的壓力。因此冷坑變電站自2010年進行了全面改造，更換了主變壓器，增加了35kV電壓等級的供配電設施［1］，從而使德興銅礦供電網絡最終形成以大山選礦廠為負荷中心的220kV變電站和以泗洲選礦廠為負荷中心的110kV變電站合理供電模式，減少了兩個變電站間的6kV聯絡線路。

改造后冷坑變電站的1#、2#主變壓器額定容量均為31500kVA，最初設計主變運行方式為1#主變帶35kV側負荷、2#主變帶6kV側負荷分列運行，從而導致1#主變負荷率僅為35%、而2#主變幾乎滿負荷運行的缺陷。所以有必要重新對冷坑變電站的主變資源重新進行配置，以其提高變電站安全運行性能，降低電能損耗。

2 變電站運行方式研究

2.1工藝簡介

以上為冷坑變電站主接線簡圖，圖中新增線路為冷下35kV線路，新增主變壓器容量為2*31500kVA，主變型號為節能型SSZ11-M-40000/110±8× 1.25%/38.5±2×2.5%/6.6kV三線卷變壓器，高中低三側容量比為100∶100∶100。

圖1　冷坑變電站主接線圖

冷坑變電站分別由德興220kV站、泗洲廟110kV站供電，泗洲廟也由德興220kV變供電，形成了一個從德興—泗洲廟—冷坑—德興的開環運行網絡。冷坑變電站主供德興銅礦的主要生產車間，其負荷性質要求當一個電源失去以后，能保證全部或大部分負荷的供電，負荷重要，供電安全可靠性高。主要負荷包括：冷坑站28000～36000kW，下山站5000kW，太白站8000～10000kW，銅埠、曹門4000kW，5#砂泵站及西分級站4000kW，共計49000～58000kW，新增環保線路，正常情況下，冷坑兩臺31500主變配置，能完全保證本站、下山、太白、銅埠、曹門、及5#砂泵站的負荷需要。

極端情況下才出現略有過額定負荷現象，2010年改造時兩臺主變為分列運行，造成冷坑變電站兩臺主變負荷不均，從而會出現一系列故障［6］。

2.2運行參數研究

日常主變運行方式為1#主變帶35kV側負荷、2#主變帶6kV側負荷分列運行，從而導致1#主變負荷率僅為35%、而2#主變幾乎滿負荷運行。

該運行方式的主要弊端有：①兩臺主變不能經濟運行［2］，能耗較大，60%～70%負荷率為最佳經濟運行；②6kV進線開關及母線因承擔負荷重導致發熱嚴重，易發生安全事故；③變電站停電檢修或事故搶修時，存在兩臺主變之間以及6kV兩段母線之間的倒換，倒閘操作復雜，浪費大量停電時間，增加生產成本。

變電站兩臺主變型號均為SZ11-31500/110，電壓等級相同、阻抗相同、同相位，理論上符合變壓器并列運行的三個條件。因此，冷坑110kV變電站1#、2#主變壓器并列運行，使運行方式最優化，兩臺變壓器均能經濟運行。

3 主變資源重新配置，實現變電站供電最大優化

3.1主變資源重新配置的必要性

冷坑變電站是礦山生產重要的供電變電站，而變壓器是變電站的重要設備，運行時間特別長，為了提高變壓器供電中的經濟運行及可靠性，在運行中可以把這兩臺主變并聯運行［3］，這樣當1#主變發生故障時，2#主變還可以運行并保證泗洲廠等重要供電用戶的用電，提高了供電的可靠性。

同時可以在負荷重的單位在不需要用電時，可將1#主變退出運行，可以減少變壓器的空載損耗，提高效率，可以改善冷坑變電站的功率因素，提高供電系統的經濟性。

3.2具體實施

（1）利用兆歐表及核相儀確定兩臺變壓器并列運行的三個條件［4］，即電壓等級相同、阻抗相同、同相位；

（2）變壓器高壓側合環，即兩臺變壓器110kV進線并聯；

（3）變壓器低壓側合環，即6kV側通過母聯實現1#、2#主變合環運行，最終運行方式為35kV側負荷仍有1臺主變承擔、6kV側負荷由2臺主變共同承擔。

3.3經濟效益

變壓器負載損耗為銅損，由負載電流決定，與電流平方成正比。冷坑變電站兩臺主變SZ11-31500/110變壓器負載損耗高壓—中壓為154.44、高壓—低壓為169.23，額定電流中壓900A、低壓5000A，功率因素按考核指標0.9計算。

（1）分列運行兩臺變壓器損耗：

1#主變負載損耗P1：（10000/0.9/35000=318A）2=154.44:（900A）2，故P1=19.28kW。

2#主變負載損耗P2：（29000/0.9/6300=5114A）2=169.23：（5000A）2，故P1=177.03kW。

兩臺變壓器負載總損耗P總=P1+P2=19.28+177.03 =196.31kW。

（2）并列運行兩臺變壓器損耗：

1#主變高壓—中壓側負載損耗因負荷不變，故P1中=19.28kW，高壓—低壓側負載損耗，P1低：（10000/0.9/6300=1763A）2=169.23：（5000A）2，故P1低=8.61kW。

2#主變負載損耗P2：（19000/0.9/6300=3351A）2=169.23：（5000A）2，故P2=76.01kW。

兩臺變壓器負載總損耗P總=P1中+P1低+P2=19.28+8.61+76.01=103.9kW。

（3）并列運行較分列運行減少損耗P=196.31-103.9=92.41kW，除去變電站檢修時間全年按360天（全天24小時）計算可節省電耗約為：

92.41×24×360=798422.4kW·h

則每年可創經濟效益（節約電費支出，電費按峰谷電價最低值0.642元計算）：

798422.4kW·h×0.642元=51.2587萬元。

4 結語

隨著變壓器的運行時間長，兩臺主變并列運行的優點會越來越體現，不僅能消除設備安全隱患，而且能提高變電站安全運行可靠性［5］，確保人身安全；同時能使變電站倒閘操作簡單化，變電站供電的連續性得到保障；變電站供電設備能經濟運行，降低能耗，不僅能達到節能要求，而且減少了設備故障。值得在別的110kV變電站推廣。

［1］范茜勉， 王文飛. 變壓器并列運行研究［J］. 技術與市場， 2015（5）:103， 105.

［2］劉照林. 不等容量變壓器并列運行條件與經濟運行方式的確定方法［J］. 山西電力， 2013（4）:10-20.

［3］馬崗， 肖永明. 工業變壓器常見的故障形式和診斷［J］. 電源技術應用， 2013（1）:11-14.

［4］程玲. 淺議變壓器并列運行時應注意的幾個問題［C］ //安徽省電機工程學會， 第十五屆華東六省一市電機工程（電力）學會輸配電技術研討會論文集， 2007:16-25.

［5］安俏. 基于支持向量機的電力變壓器故障診斷的方法研究［D］. 天津:河北工業大學， 2011:18-24.

［6］王健. 基于微功率無線組網技術的故障定位系統在智能配網中的應用方案［J］. 廣西電業， 2014（3）:18-20.

Research on Rational Allocation of Resources in Lengkeng Main Substation

HUANG Xiao-yun
（Dexing Copper Mine， Jiangxi Copper Corporation， Dexing 334224， Jiangxi， China）

The Lengkeng 110kV substation had two main transformers， main transformer capacity were 31500kVA. Originally designed operation mode for disaggregated runs， two main transformer could not realizeeconomic operation， main transformer load cannot be shared equally load which could cause the different line switches heating safety accidents. In order to avoid such safety accident， it was necessary to reallocate the resources to two main transformers， to realized the best operation status， and ensured high efficiency and stable power supply of the substation.

Lengkeng substation；electric load；economic operation；main transformer；generatrix；load losses

TD611+.2

B

1009-3842（2016）03-0087-03

2016-03-29

黃小云（1966-），男，江西上高人，本科，暖通工程師，從事通風除塵技術工作。E-mail：1281133537@qq.com