發配電系統運行經濟性提升的研究

王新娣，李傳紀，賀繼鑫，王春芹，鞠福道

前言

山東鋼鐵萊蕪分公司能源動力廠電氣車間管轄老區、銀前區域發配電系統，主要擔負著股份煉鐵生產線及老區、銀前區廠內供電任務，同時承擔5臺汽輪發電機和6臺TRT發電機組并網發電任務，在日常生產過程中除了保證安全穩定的電力供應外，還要保證發配電系統運行的經濟性，因此需要針對提高發配電安全性、經濟性兩方面開展技術攻關。

1　存在問題及分析

1.1　傳統的運行方式調整理念影響經濟性提升

傳統的發配電系統運行以安全供電為主，主要是更側重運行的安全性，頻繁地調整運行方式容易造成停電事故，發配電系統經濟性的提升是靠犧牲供電安全性為代價，運行方式調整主動性不強。

1.2　老系統廠變運行未達到最優配置

隨著老系統小容量落后設備的逐步淘汰，低壓設備用電運行2臺廠變即可滿足安全生產需要，但是選擇運行哪2臺廠變的過程中存在一定的隨意性。通過對老系統1#～6#廠變運行經濟性進行詳細的理論計算，發現各臺廠變運行過程中自身綜合功率損耗存在較大差異，因此選擇哪2臺廠變運行必須要有所側重。

1.3　母線電壓波動頻繁

由于各臺發電機組負荷頻繁調整，特別是1#、2#12 MW發電機作為調整機組，機組起停隨機性較大，當發電機組大幅減負荷或者停機時，對應的母線電壓大幅降低，最低時降到5.7 kV以下，而在機組負荷大幅增加的情況下，母線電壓隨之大幅升高，最高升高到6.5 kV以上。由設備功率損耗計算公式：可以看出，母線電壓對功率損耗有直接影響：

（1）當母線電壓過低，導致式中分母減小，設備運行功率損耗增加；

（2）當母線電壓升高，設備運行功率損耗隨之減小，但是，過高的母線電壓會加速在運設備絕緣裂化。

由此可見，母線電壓控制水平直接關系發配電系統安全性、經濟性。

2　技術優化措施

2.1　建立不同風險等級下運行方式調整模型

按照銀電進線、發電機運行情況將各變電站運行方式進行風險等級劃分，在不同風險等級下，本著最大限度就地消耗發電負荷，降低轉供電過程中電能損耗的原則，共計提出22種生產組織模型，提高轄區發配電系統運行安全經濟性，表1為1#35 kV變電站12種生產組織模型。

表1　1#35 kV變電站不同運行方式下精益生產組織模型

2.2　建立“廠變兩兩配對”經濟運行模型

2.2.1廠變運行經濟性分析

（1）計算過程：1#、2#、3#、6#廠變參數：

容量SN=1600 kVA

空載損耗P0=2.4 kW

負載損耗 PK=14.48 kW、I0%=0.5%、UK%=4.39%。

有功損耗：ΔP=P0＋KT×β2×PK=11 kW

無功損耗：ΔQ=Q0＋KT×β2×QK=49.48 kvar

單臺廠變運行每小時綜合功率損耗：

ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ=11+0.1×49.48=15.95 kW

單臺廠變每年運行自身損耗電費支出：

15.95kW×8760 h×0.6元/kW·h=83833元

（2）4#、5#廠變參數：

容量SN=2000 kVA

空載損耗P0=3.73 kW

負載損耗PK=15.3 kW、I0%=1.2%、UK%=6%。

有功損耗：ΔP＝P0＋KT×β2×PK=12.77 kW

無功損耗：ΔQ＝Q0＋KT×β2×QK==94.9 kvar

單臺廠變運行每小時綜合功率損耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ=12.77+0.1×94.9=22.26 kW

單臺廠變每年運行自身損耗電費支出：22.26 kW×8760 h×0.6元/kW·h=116998元

（3）計算結果：通過上述計算得出以下結論：單臺運行 1#、2#、3#、6#廠變可比單臺運行 4#、5#廠變自身電能消耗費用減少39.6%，由此可見1#、2#、3#、6#廠變運行經濟性高，需要有限選擇 1#、2#、3#、6#廠變運行，見圖1。

圖1　廠變運行方式費用比例圖

2.2.2廠變運行模式確定依據

根據1#～6#廠變400 V電源歸屬6 kV電源，6 kV電源歸屬35 kV電源情況，制定出4種廠變兩兩配對運行模型，1#、2#廠變配對運行；2#、3#廠變配對運行；3#、6#廠變配對運行；1#、6#廠變配對運行，4#、5#廠變長期處于熱備用狀態。

2.2.3廠變兩兩配對經濟運行模型（見圖2）試驗，確保設備完好性。

圖2　廠變兩兩配對經濟運行模型圖

2.3　建立三段母線電壓精準控制模型

確定出母線電壓最優區間為6～6.3 kV（10～10.5 kV）之間，將母線電壓水平分三階段進行精準控制，具體如表2、表3，通過調整主變分接開關位置、發電機無功功率的措施，精準控制母線電壓。

2.2.4廠變配對運行模型調整規定

（1）正常運行情況下，4種廠變配對運行方式每季度調整一次。

（2）4#、5#廠變在每年春、秋兩季電氣清掃過程中進行短期投運，待其他廠變清掃完畢后及時退出運行。

（3）定期對處于備用狀態的廠變進行相關電氣

表2　10 kV母線電壓精準控制模型要求

3　效果分析

通過分析發配電系統安全性、經濟性提升要求實施了一系列技術優化措施達到了預期目標：

（1）廠變運行運行方式達到最優配置

1#35 kV變電站按照4種廠變配對方式運行，年廠變運行節約電能損耗帶來的經濟效益6萬余元。

表3　6 kV母線電壓精準控制模型要求

（2）推行不同風險等級下運行方式調整模型，使崗位人員事故應急處理有據可依，達到又快又準指導生產目標。

（3）在保證設備安全運行前提下，有效降低設備運行損耗。