多晶硅變電站運行方式改變后功率損失計算

孫長勝

（焦作煤業（集團）有限責任公司供電處，河南 焦作 454000）

0 引 言

多晶硅變電站供焦作煤業（集團）合晶科技有限責任公司生產用電，合晶科技有限責任公司隸屬于河南煤業化工集團焦作煤業公司，該公司主要從事多晶硅、單晶硅、太陽能電池、離子膜燒堿、液氯、鹽酸、三氯氫硅、氣相白炭黑等產品的制造和銷售。

1 多晶硅變電站一次系統圖

如圖1所示，多晶變電站共有Sz9-5 000 kVA變壓器2臺、Sz10-31 500 kVA變壓器2臺，共163 000 kVA。 焦作煤業（集團）合晶科技有限責任公司停產后，只有部分辦公用電和站用電。運行方式為天晶南、北線雙回路進線，110 kV母線為雙母線分段主接線方式， 35 kV母線為單母分段接線方式。晶開東、西線出線供開元變電站，晶鐵東、西線出線供鐵合金變電站。3#、4#主變壓器（Sz9-5 000 kVA）解備，1#主變壓器（Sz10-3 150 kVA）熱 備，2#主 變 壓 器（Sz10-3 150 kVA） 高壓側通過晶112開關與110 kV母線連接運行，帶全部負荷。

圖1 多晶硅變電站一次系統圖

2 多晶硅總負荷

從改造前報表中看到1#主變壓器停運，2#主變壓器有功功率平均0.16 MW，無功功率平均0.06 MW，功率因數0.92%。

3 變壓器效率

在額定負載下變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即：

其中：η為變壓器的效率；P1為變壓器輸入功率；P2為變壓器輸出功率。

當變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時，效率η等于100%，變壓器將不產生任何損耗。但實際上這種變壓器是沒有的，由于變壓器在傳輸能量時，總要產生損耗并變成熱能表現出來，因此變壓器的效率η總是小于100%的。因為變壓器是一種靜止設備，沒有機械損耗所以效率很高，一般都在95% 以上。

多晶硅1#、2#主變分別所能帶最大負荷是：

其中：P為變壓器所能帶最大負荷；S為變壓器容量（31 500 kVA）；η為變壓器效率（取95%）；cosφ為功率因數（取實際平均值0.92）。

多晶硅變壓器實際負荷與多晶硅1#、2#主變分別所能帶最大負荷比為0.58%，相當于變壓器空載運行。

4 變壓器損耗計算

多晶硅1#、2#主變技術資料如表1所示。

表1 多晶硅1#、2#主變技術表

多晶硅1#、2#主變短路阻抗如表2所示。

表2 多晶硅1#、2#主變短路阻抗表

變壓器正常運行9b檔位，選取9b檔位阻抗電壓值。

根據變壓器技術資料得：ΔPD=123.8 kW；ΔP0= 21.75 kW；S=0.16 MW（變壓器實際容量）；Se=31500 kVA（變壓器額定容量）；UD% = 10.54 ；I0%=0.17根據變壓器功率損耗計算公式2#變壓器固定損耗：

2#變壓器可變損耗：

2#變壓器有功功率總損耗

2#變壓器無功功率總損耗

則每天電量損耗ΔP天=21.75×24=522 kW·h，每年 電量損耗ΔP年=522×8 760=190 530 kW·h。

由計算結果看，多晶硅負荷較小，變壓器容量太大，造成嚴重浪費。如果負荷情況短期不能改變，應更換較小容量變壓器或采取其他措施。

5 改造方案

從較近的開元變電站，敷設一根0.7 km電纜（YJV22-8.7/15kV-3×70）到多晶硅變電站，多晶硅變電站10 kV二段母線通過106開關與開元變電站110 kV 二段母線134開關連接運行，多晶硅變電站1#主變壓器解備，2#主變壓器停運解備。按改造方案施工，敷設電纜投入運行。

6 電纜的電能損耗

電力電纜的電能損耗，包括導體電阻損耗、絕緣介質損耗、鉛包損耗、和裝甲損耗四部分。YJV22是銅芯交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套鎧裝電力電纜，其損耗中主要是導體電阻損耗，其他三部分損耗占比重很小，一般忽略不計。其電阻損耗為：

其中：n為電纜芯數；Ijfg為測計期內選定代表日的均方根電流。

其中：I1-24為代表日每小時的電流；R為電纜導體電阻。

其中：S為導線截面積mm2；L為導線的長度km； ρ為導線材料的電阻率（銅導線ρ＝18.51 Ω·mm2/ km）。

（1）計算代表日均方根電流

改造后電力電纜均方根電流計算情況如表3所示

1日-5日均方根電流平均值8.55 A，5日均方根電流8.46 A與平均值最接近，選取8月5日為計算代表日。

（2）計算電纜導體電阻

銅導體截面積70 mm2，線路全長0.7 km，帶入公式：

表3 改造后電力電纜均方根電流計算情況

（3）計算電力電纜電能損耗每天電能損耗

每年電能損耗

7 改造后節約電量

多晶硅變電站運行方式調整后損耗降低，節能情況如下：每天節約電量為ΔP天-ΔA天=522-0.95= 521.05 kW·h；每年節約電量為ΔP年-ΔA年=190530-348=190 182 kW·h。

8 結 論

電力系統中變壓器產生的電能損耗占電力系統總損耗比例很大，因此在電力系統中變壓器及其供電系統的經濟運行，對降低電力系統線損有著重要的意義。在電網建設和改造過程中要優化調整電網的電力結構和提高電網結構中的技術含量，把電網建成“安全經濟型電網”，為電網安全供電奠定良好的基礎。