TRT機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電下總降變電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究與實(shí)踐

呂 欣

引言

某400萬t產(chǎn)能冶金企業(yè)堅(jiān)持精細(xì)化管理、精益化運(yùn)營，以降本增效和技術(shù)創(chuàng)新為突破口，創(chuàng)新管理，推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，利用煉鐵高爐爐頂煤氣的壓力能和熱能通過透平膨脹機(jī)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，機(jī)械能驅(qū)動發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化成電能，即煉鐵高爐配置TRT高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（以下簡稱TRT）并網(wǎng)發(fā)電，沖減外購生產(chǎn)用電電量，降低生產(chǎn)用電成本，通過分析在運(yùn)TRT發(fā)電并網(wǎng)工況和1#總降變電站供電運(yùn)行方式，依據(jù)TRT發(fā)電負(fù)荷和生產(chǎn)用電負(fù)荷情況，調(diào)整1#總降變電站運(yùn)行方式，停運(yùn)一臺20000 kVA主變壓器，減少1#總降變電站主變壓器基本容量電費(fèi)和有功功率損耗電度電費(fèi)支出而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1　基本工況

1.1　供電網(wǎng)架

1#總降變電站66 kV順鐵一線和順鐵二線兩路地區(qū)供電電源可互為備用或一用一備運(yùn)行，單回供電容量即可滿足全部用電負(fù)荷，通過66 kV母線橋分別帶1#主變及6 kVⅠ段母線、2#主變及6 kVⅡ段母線、3#主變及6 kVⅢ段母線運(yùn)行，66 kV母線橋具備1#、2#和3#主變一次側(cè)（即66 kV順鐵一、二線）并列操作運(yùn)行條件，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線具備1#、2#和3#主變二次側(cè)分別并列操作運(yùn)行條件，另6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線帶有公共旁路母線。

1#總降變電站1#、2#和3#主變均并有TRT發(fā)電機(jī)組，其中1#830 m3高爐配置1#TRT發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)于1#主變6 kVⅠ段母線，2#580 m3高爐配置2#TRT發(fā)電機(jī)組、3#450 m3高爐配置3#TRT發(fā)電機(jī)組和4#580 m3高爐配置4#TRT發(fā)電機(jī)組均并網(wǎng)于2#主變6 kVⅡ段母線，5#830 m3高爐配置5#TRT發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)于3#主變6 kVⅢ段母線，供電網(wǎng)架如圖1，TRT發(fā)電機(jī)組參數(shù)如表1，主變參數(shù)如表2。

圖1　供電網(wǎng)架

表1　TRT發(fā)電參數(shù)

表3　1#總降變電站主變負(fù)荷率

表2　主變參數(shù)

1.2　負(fù)荷情況

冶金企業(yè)為不間斷生產(chǎn)、連續(xù)用電的生產(chǎn)工藝，受冬季氣溫較低影響，電動風(fēng)機(jī)、軋鋼產(chǎn)線等相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備用電負(fù)荷同比夏春秋季略有增加，而TRT發(fā)電受冬季進(jìn)口煤氣溫度影響，發(fā)電量同比夏春秋季略有減少，分析認(rèn)為12月份1#總降變電站主變負(fù)荷率和TRT發(fā)電效率最具代表性，1#總降變電站主變負(fù)荷率如表3，TRT發(fā)電效率如表4，饋出線運(yùn)行負(fù)荷情況如表5。

表4　TRT發(fā)電效率 %

2　經(jīng)濟(jì)方式運(yùn)行

2.1　運(yùn)行方式

2.1.1TRT發(fā)電并網(wǎng)前

表5　饋出線運(yùn)行負(fù)荷情況

常規(guī)下，1#總降變電站66 kV順鐵一線帶1#主變及6 kVⅠ段母線運(yùn)行，順鐵二線通過66 kV母線橋同時帶2#主變及6 kVⅡ段母線和3#主變及6 kVⅢ段母線解列運(yùn)行，66 kV母線橋備自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線冷備用。

2.1.2TRT發(fā)電并網(wǎng)后

經(jīng)協(xié)商，地區(qū)供電部門同意1#和3#主變執(zhí)行短時并列操作、相互倒運(yùn)但不能同運(yùn)，2#主變故障或檢修時可臨時安排1#和3#主變壓器同運(yùn)，并利用各主變壓器一次計(jì)量裝置實(shí)時監(jiān)控運(yùn)行情況。

當(dāng)選擇1#主變停運(yùn)時，1#總降變電站66 kV順鐵一線通過66 kV母線橋帶2#主變運(yùn)行，2#主變通過6 kVⅠ段與Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)同時帶6 kVⅠ段和Ⅱ段母線運(yùn)行，順鐵二線帶3#主變及6 kVⅢ段母線運(yùn)行，66 kV母線橋備自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線冷備用。

當(dāng)選擇3#主變停運(yùn)時，1#總降變電站66 kV順鐵一線帶1#主變及6 kVⅠ段母線運(yùn)行，順鐵二線通過66 kV母線橋帶2#主變運(yùn)行，2#主變通過6 kVⅡ段與Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)同時帶6 kVⅡ段和Ⅲ段母線運(yùn)行，66 kV母線橋備自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線冷備用。

2.2　負(fù)荷平衡

當(dāng)高爐順產(chǎn)時，TRT發(fā)電正常運(yùn)行向電網(wǎng)送電；當(dāng)高爐生產(chǎn)不順或短時休風(fēng)時，視用電負(fù)荷情況，安排TRT發(fā)電機(jī)不解列作電動運(yùn)行；當(dāng)高爐定修休風(fēng)或TRT發(fā)電機(jī)組檢修、故障時，TRT發(fā)電機(jī)解列停機(jī)。下面以選擇3#主變停運(yùn)為例說明負(fù)荷平衡方案。

2.2.1單臺TRT發(fā)電停機(jī)或電動

當(dāng)1#TRT發(fā)電停機(jī)或電動時，1#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少4564 kVA左右，1#主變運(yùn)行容量由10802 kVA增加到15388 kVA左右，負(fù)荷率由54.01%升至76.94%左右，即供電容量可滿足用電需求。

當(dāng) 2#、3#、4#、5#TRT 發(fā)電中任意一臺停機(jī)或電動時，2#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少2917～4596 kVA左右，2#主變運(yùn)行容量由21631 kVA增加到24548～26227 kVA左右，負(fù)荷率由86.53%升至98.20%～104.91%左右，正常計(jì)劃時，生產(chǎn)調(diào)度提前安排將1#TRT發(fā)電通過6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線倒閘轉(zhuǎn)運(yùn)至2#主變并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電量相互沖抵，故障突發(fā)時，生產(chǎn)調(diào)度立即安排棒材軋鋼產(chǎn)線停止軋鋼以迅速減少12000 kVA左右用電負(fù)荷，防止2#主變滿載過載運(yùn)行，然后再執(zhí)行1#TRT發(fā)電轉(zhuǎn)運(yùn)，即供電容量可滿足用電需求。

2.2.2兩臺TRT發(fā)電同時停機(jī)或電動

當(dāng) 1#TRT 與 2#、3#、4#、5#TRT 中任意一臺同時停機(jī)或電動時，1#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少4564 kVA左右，1#主變運(yùn)行容量由10802 kVA增加到15388 kVA左右，負(fù)荷率由54.01%升至76.94%左右，2#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少2917～4596 kVA左右，2#主變運(yùn)行容量由21631 kVA增加到24548～26227 kVA左右，負(fù)荷率由86.53%升至98.20%～104.91%左右，正常計(jì)劃時，生產(chǎn)調(diào)度盡量同時安排棒材軋鋼產(chǎn)線同時停產(chǎn)檢修，減少12000 kVA左右用電負(fù)荷，由2#和3#總降變電站供電的高線軋鋼產(chǎn)線、全連軋軋鋼及半連軋軋鋼產(chǎn)線保障生產(chǎn)順暢，否則需提前安排將棒材四線3000 kVA左右用電負(fù)荷通過6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線倒閘轉(zhuǎn)運(yùn)至1#主變供電，故障突發(fā)時，生產(chǎn)調(diào)度立即安排棒材軋鋼產(chǎn)線停止軋鋼以迅速減少12000 kVA左右用電負(fù)荷，防止2#主變滿載過載運(yùn)行，然后再執(zhí)行棒材四線3000 kVA左右用電負(fù)荷轉(zhuǎn)運(yùn)，屆時1#主變負(fù)荷率升至91.94%左右以下、2#主變負(fù)荷率降至92.91%左右以下，即供電容量可滿足用電需求。

當(dāng) 2#、3#、4#、5#TRT 中任意 2 臺同時停機(jī)或電動時，2#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少6160～7847 kVA左右，2#主變運(yùn)行容量由21631 kVA增加到27791～29478 kVA左右，負(fù)荷率由86.53%上升為111.16%～117.91%左右，正常計(jì)劃時，生產(chǎn)調(diào)度盡量同時安排棒材軋鋼產(chǎn)線同時停產(chǎn)檢修，減少12000 kVA左右用電負(fù)荷，由2#和3#總降變電站供電的高線軋鋼產(chǎn)線、全連軋軋鋼及半連軋軋鋼產(chǎn)線保障生產(chǎn)順暢，否則需提前安排將棒材三線5000 kVA左右用電負(fù)荷通過6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線倒閘轉(zhuǎn)運(yùn)至1#主變供電，將除塵二線1800 kVA左右用電負(fù)荷在除塵配電室并列倒閘至除塵一線帶全段運(yùn)行，故障突發(fā)時，生產(chǎn)調(diào)度立即安排棒材軋鋼產(chǎn)線停止軋鋼以迅速減少12000 kVA左右用電負(fù)荷，防止2#主變過載運(yùn)行，然后再執(zhí)行棒材三線5000 kVA左右和除塵二線1800 kVA左右用電負(fù)荷轉(zhuǎn)運(yùn)，屆時1#主變負(fù)荷率升至88.01%左右以下、2#主變負(fù)荷率降至90.71%左右以下，即供電容量可滿足用電需求。

2.2.33臺及以上TRT發(fā)電同時停機(jī)或電動

當(dāng) 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 3 臺同時停機(jī)或電動時，生產(chǎn)調(diào)度安排棒材軋鋼產(chǎn)線同時停產(chǎn)檢修，減少12000 kVA左右用電負(fù)荷，由2#和3#總降變電站供電的高線軋鋼產(chǎn)線、全連軋軋鋼及半連軋軋鋼產(chǎn)線保障生產(chǎn)順暢為有效的最佳方案。

當(dāng) 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 3 臺以上同時停機(jī)或電動時，說明生產(chǎn)節(jié)奏已經(jīng)放慢或遇極端情況，所有生產(chǎn)工序的用電負(fù)荷均會大幅下降，特別是軋鋼產(chǎn)線幾乎停產(chǎn)，可不做考慮。

分析綜上負(fù)荷平衡，生產(chǎn)調(diào)度應(yīng)合理編制生產(chǎn)計(jì)劃，煉鐵高爐錯時定修休風(fēng)，優(yōu)化4條軋鋼產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏，盡量避免 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 2 臺同時停機(jī)或電動，選擇高爐定修休風(fēng)與棒材軋鋼產(chǎn)線檢修聯(lián)動，減少負(fù)荷平衡調(diào)整供電運(yùn)行方式的次數(shù)，保障安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3　經(jīng)濟(jì)效益

3.1　基本容量電費(fèi)

地區(qū)供電部門大型工業(yè)用電實(shí)行兩部制電價(jià)收費(fèi)，除電度電費(fèi)按“峰、谷、平”時段電價(jià)收取外，基本容量電費(fèi)按1#總降變電站主變壓器額定容量22元/kVA收取，停運(yùn)1#或3#20000 kVA主變壓器，可減少基本容量電費(fèi)支出528萬元/年。

3.2　有功變損電費(fèi)

主變壓器的有功功率損耗采用理論法計(jì)算，有功功率損耗ΔΡT如下：

式中，Sc——變壓器運(yùn)行負(fù)荷，kVA；

Sr——變壓器額定容量，kVA；

ΔΡ0——變壓器空載有功損耗，kW；

ΔΡk——變壓器滿載有功損耗，kW。

電度電費(fèi)除“峰、谷、平”綜合差價(jià)外含城市建設(shè)附加費(fèi)、農(nóng)網(wǎng)還貸資金和可再生能源發(fā)展基金等綜合電價(jià)約為0.52元/kW·h，按8760 h/年計(jì)算，1#或3#主變壓器停運(yùn)可減少有功功率損耗如表6。

表6　主變有功功率損耗

綜上，合計(jì)減少1#總降變電站主變壓器基本容量電費(fèi)和有功功率損耗電度電費(fèi)支出可達(dá)550萬元/年。

4　結(jié)語

通過TRT發(fā)電負(fù)荷和生產(chǎn)用電負(fù)荷平衡分析，合理調(diào)整1#總降變電站運(yùn)行方式，66 kV順鐵一、二線分帶，主變壓器解列運(yùn)行，滿足生產(chǎn)用電供給側(cè)環(huán)并操作、互為備用的安全靈活性要求，停運(yùn)1#或3#20000 kVA主變壓器，滿足生產(chǎn)用電需求側(cè)用電容量要求，成功實(shí)現(xiàn)減少1#總降變電站主變壓器基本容量電費(fèi)和有功功率損耗電度電費(fèi)支出而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黎林.變電站供電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式研究與實(shí)踐[J].冶金動力，2015（9）：11-14.

[2]劉介才.工廠供電（第4版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.