水電廠降低綜合廠用電率的措施和成效

呂連新，陳 宇，蔣 勇

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

水電廠降低綜合廠用電率的措施和成效

呂連新，陳 宇，蔣 勇

（國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000）

介紹了緊水灘水力發電廠降低綜合廠用電率工作的實踐，分析綜合廠用電量的構成，分別闡述了降低主變壓器損耗、廠用變壓器用電、發電機勵磁系統用電、非生產用電四個方面所采取的措施，分析了節能降耗工作取得的成效。

水電廠；廠用電率；降低措施

1 引言

節約能源資源，是當今國際社會刻不容緩的大事。是踐行科學發展觀,走低碳經濟、可持續發展道路的必然要求,是企業降本增效,提高市場競爭力的主要途徑。對于水電廠而言，降低廠用電率是一個最直接、最有效的節能方式。國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠（國網緊水灘電廠）在節能降耗上加大投入,加快新技術的開發及應用，降內耗、增效益，有效的降低了綜合廠用電率，從而以有限的水力資源最大限度地為社會提供清潔能源。

2 廠用電情況

2.1 概況介紹

國網緊水灘電廠主接線為二機一變的擴大單元接線，全廠三個單元6臺水輪發電機組。其中一、二單元主變原為三圈變，升壓后分別接至110 kV電網和220 kV電網,三單元主變為兩圈變，升壓后接至220 kV電網。2015年至2016年,一、二單元主變改造后，更換為兩圈變，升壓后接至220 kV電網。水輪發電機組發出電能絕大部分輸送到電網，由于電能生產過程的需要，必會有一些損耗，在水電廠內，這些損耗主要發生在主變壓器損耗、廠用變壓器用電、發電機勵磁系統用電、非生產用電四個方面。這些損耗的量就是水電廠發電量與上網電量的差值，稱為綜合廠用電量，其與發電量的比值，就是綜合廠用電率。是水電廠運行的一個重要指標。

綜合廠用電量可分為固定廠用電量和可變廠用電量，固定廠用電量主要有主變壓器的空載損耗、廠用變壓器用電、非生產用電等，不隨發電量的變化而變化；可變廠用電量主要有主變壓器的負載損耗、發電機勵磁系統用電等，隨發電量的上升而上升。所以當年度發電量偏低時，綜合廠用電率會有所上升。

2.2 國網緊水灘電廠綜合廠用電量構成

下面以國網緊水灘電廠2011年綜合廠用電實際運行情況為分析對象，說明各部分的用電量。具體情況見圖1。

圖1國網緊水灘電廠2011年綜合廠用電構成圖

由圖1可知，國網緊水灘電廠綜合廠用電量的最主要部分是主變壓器損耗，其電量占總量的份額高達62%。主變壓器的損耗，對綜合廠用電率起著決定性的作用。降低綜合廠用電率的重中之重，就是降低主變壓器損耗。

非生產用電，是綜合廠用電量的重要構成部分，其電量占總量的份額為16%。節約辦公生活用電，也是降低綜合廠用電率的重要工作之一。

廠用變壓器用電和勵磁系統用電，在整個綜合廠用電量中的份額較少。

3 降低綜合廠用電率的措施

3.1 降低主變壓器損耗

變壓器在運行時的損耗主要有空載損耗、負載損耗，另外還有雜散損耗。一般來說，變壓器的空載損耗和短路損耗占到變壓器損耗的絕大部分。變壓器空載損耗，即鐵損，主要發生在變壓器鐵心疊片內，是因交變的磁力線通過鐵心產生磁滯及渦流而帶來的損耗，不隨負載電流的變化而變化，屬于不變損耗。鐵損的絕對值雖然不大，但由于變壓器長期處于帶電狀態，鐵損時時刻刻都在發生，所以總量很大。變壓器負載損耗，即銅損，主要是電流在初、次級線圈電阻，和負載電流的平方成正比，屬于可變損耗。

1）主變壓器改造

國網緊水灘電廠主變壓器原為型號較老的SSPS3型，是上世紀80年代產品，受當時鐵心材料和制造工藝限制，損耗較高。結合機組增容改造分別于2011年、2015年完成3號主變、1號主變、2號主變的改造。改造后的主變壓器，采用了新型的鐵心材料，在容量增加25%情況下，損耗（特別是鐵損）反而大幅下降，從廠家提供的技術參數看，改造前1～3號主變空載損耗分別為135.9 kW、136.5 kW、127.2 kW，改造后空載損耗分別為85 kW、79.4 kW、65.08 kW，平均下降42%，實際運行數據與廠家提供的技術參數基本接近。改造后3臺主變同時運行時，每小時空載損耗可節約170 kW·h的電量，每年可節省100多萬kW·h的電量。

主變的銅損，主要取決于負載電流。實際運行數據表明改造后主變的負載損耗也有所下降，但幅度較小。

2）運行方式調整

主變改造前，1號、2號主變為三圈變，高壓側并列接至220 kV電網，中壓側并列接至110 kV電網，當一、二單元機組運行方式不一致，發電機輸出率有差別時，就會在1號、2號主變之間形成穿越功率。部分功率從發電負荷多的主變低壓側升壓后流經其中壓側、再通過另一臺主變中壓側升壓后流經其高壓側送出；當中壓側線路有較大負荷時，部分功率從發電負荷多的主變低壓側升壓后流經其高壓側、再通過另一臺主變高壓側降壓后流經其中壓側送出。穿越功率的存在，帶來了額外的損耗。主變改造后，1號、2號主變改為兩圈變，主變的運行方式也做了相應調整。3臺主變均只有高壓側接至220 kV電網，不再有中壓側與110 kV電網連接，由此可減少1號、2號主變之間穿越功率帶來的損耗。

3）降低主變壓器損耗的效果

國網緊水灘電廠近年來主變壓器損耗率實際情況見圖2。

圖2國網緊水灘電廠主變壓器損耗率變化圖

由圖2可知：

主變壓器損耗率有小幅波動，這是因為變壓器損耗由不變的空載損耗和可變的負載損耗組成，其損耗率與負載相關，在同樣的情況，發電量少的年份，損耗率會有所上升。

但從圖2可見國網緊水灘電廠主變壓器損耗率呈明顯的下降趨勢。

3.2 減少非生產用電量

非生產用電主要是辦公室空調、電腦等辦公設備設施用電，廠區員工宿舍、食堂等生活設施用電。隨著社會的發展，這些設備設施越來越多。降低非生產用電主要措施有：

1）選用節能型的用電設備，在滿足使用功能的前提下，盡可能選用能效比的設備。

2）配合電網改造，優化供電網絡，縮短供電電氣距離，有效降低線損，提高電能使用效率。

3）加強節約用電宣傳，提高節約用電意識，做到隨手關閉空調、電腦等用電設備，杜絕無謂的電能損耗。

在用電設備設施越來越多的情況下，國網緊水灘電廠近年來非生產用電量呈明顯下降趨勢，具體見表1。

表1國網緊水灘電廠非生產用電量表

3.3 減少廠用變壓器用電量

廠用變壓器的用電負荷主要是保證水電廠正常運行的各類風機、油泵、水泵等輔助機械設備的電動機，直流系統，自動控制設備，照明系統等。降低廠用變壓器用電主要措施有：

1）選用效率高的用電設備，用電設備的選型是節電的基礎。廠用變壓器的用電負荷中的大戶是各類輔助機械設備，這些風機、油泵、水泵的功率大，運行時間長，用電量大。其本身的效率及帶動它們的電動機的效率的提高，可有效減少廠用變壓器用電量。

2）廠用電系統改造，包括廠用變壓器改造和優化廠用電網絡，有效降低廠用變壓器損耗和供電線路線損，提高廠用電使用效率。

3）加強設備管理，及時處理“漏水、漏油、漏氣”。水電廠內水、油、氣管道多，壓力高，難免存在滲漏現象。及時處理三漏不但可以保障水電廠安全運行，促進生產現場環境整潔，還可以減少電能損耗。因為高壓油、高壓氣的生產都需要損耗電能，水本身在水電廠就是能源，滲漏出來的水通過滲漏水收集系統排放的過程中還要損耗電能。

4）及時調整運行方式，對于廠房通風系統、變壓器冷卻系統等需根據設備運行情況調整運行方式的用電設備，在保證發變電主設備安全運行的條件下，及時合理調整運行方式，減少其運行時間，從而減少電能消耗。

近年來，國網緊水灘電廠純廠用電率保持在0.2%左右的低用電率水平。

3.4 減少勵磁系統用電量

發電機勵磁系統的功能是為發電機正常建立磁場，并通過改變勵磁的大小調節發電機輸出無功功率，進而參與調節電網電壓。國網緊水灘電廠發電機采用自并勵方式，勵磁電源來自發電機機端，由整流變引出，經可控硅整流后輸入轉子繞組建立磁場。其用電量的多少主要取決于發電機運行時輸出的無功功率。由于電力系統用戶對電能品質的要求越來越高，發電機無功功率調節越來越頻繁，水電廠降低勵磁系統用電量的空間有限。降低廠用變壓器用電主要措施有：

1）勵磁系統改造，結合機組改造將整流變更換為效率更高的變壓器，勵磁調節器更換為功耗低的數字化智能調節器。

2）加強運行管理，在滿足電力系統電壓調節要求及發電機安全穩定運行的前提下，提高功率因數，降低勵磁系統用電量。

近年來，國網緊水灘電廠勵磁用電率保持在0.18%左右的低用電率水平。

4 降低綜合廠用電率的效果

國網緊水灘電廠實際綜合廠用電率指標情況見圖3。

圖3國網緊水灘電廠綜合廠用電率變化圖

由圖3可知：

（1）綜合廠用電率與年度發電量呈反相關，其主要原因是固定廠用電量的存在，年度發電量偏低時，綜合廠用電率會有所上升。

（2）國網緊水灘電廠綜合廠用電率總體趨勢是逐漸降低，近來年，采取各種節能降耗措施的綜合使用，取得了良好的效果。在對應年發電量6～7億kW·h情況下，綜合廠用電率下降0.3個百分點以上，節約廠用量180萬kW·h以上。

5 進一步降低綜合廠用電率的方向

多年的降低綜合廠用電率工作實踐表明，發電機勵磁系統用電、廠用變壓器用電、非生產用電三個方面，用電量相對較少，在現有的技術條件下，節能的空間也有限。節能降耗工作的重點還是在降低主變壓器損耗，但變壓器制造材料和工藝水平取得重大突破以前，其能耗水平難以大幅降低。但主變的運行方式還可進一步優化。目前，國網緊水灘電廠按二機一變的擴大單元接線的正常運行方式運行，發電機組處于備用狀態時，主變空充運行，主變低壓側向廠用變壓器供電。可通過充分經濟技術論證，調整為發電機組處于備用狀態時，主變不帶電，可減少每臺主變每年超過4 000 h的空充時間，3臺主變每年可節省超過68萬kW·h的電量。

6 結束語

積極引進、推廣先進技術,不斷加大技術創新和改造的力度,降低綜合廠用電率,從而降低發電成本,提高上網電價競爭力,是發電企業努力追求的目標。但是,降低綜合廠用電率必須以發電廠的安全穩定運行為前提,不能因為片面追求降低綜合廠用電率低而影響機組的安全。同時，降低綜合廠用電率低還應進行經濟測算，掌握設備改造投資與收益的平衡。節能降耗是長期的系統性的工作，大力投資進行設備改造的同時,還須多方位落實好日常節電工作,共同努力,爭取以有限的水力資源最大限度地為社會提供清潔能源。

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TV737

B

1672-5387（2017）11-0062-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.023

2017-08-30

呂連新（1972-），男，高級工程師，從事水電廠運行管理工作。