菏澤聯(lián)合混凝土有限公司高新區(qū)站供配電系統(tǒng)的升級節(jié)能改造

張金營，邵立會，張偉，王福寶

（1. 菏澤聯(lián)合混凝土有限公司，山東 菏澤 274000；2. 菏澤中聯(lián)水泥有限公司，山東 菏澤 274000）

0 引言

電能是現(xiàn)代化工廠運(yùn)作的主要能源，對工廠的正常運(yùn)作有著舉足輕重的作用。工廠供配電系統(tǒng)一般由總降壓變電所（變壓器）、高壓配電線路、（車間變電所）、低壓配電線路及用電設(shè)備組成。通常理論上工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、高效、經(jīng)濟(jì)”的基本要求。但實(shí)際上一些工廠由于受行業(yè)特點(diǎn)、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)計(jì)水平、傳統(tǒng)思維、投資理念、數(shù)據(jù)偏差、運(yùn)行管理等多種因素影響，投運(yùn)后名副其實(shí)地做到上述幾點(diǎn)設(shè)計(jì)基本要求的混凝土攪拌站還很少，距離“合理用電、安全用電、節(jié)約用電、高質(zhì)量用電”還有很大距離。商品混凝土攪拌站月度平均電價及每方混凝土電費(fèi)成本偏高的現(xiàn)象還很普遍，因此要根據(jù)每個商品混凝土攪拌站供配電系統(tǒng)的客觀實(shí)際設(shè)置、運(yùn)行情況，分析計(jì)算各種運(yùn)行參數(shù)，理論聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)部挖潛，進(jìn)行必要的供配電系統(tǒng)改造，才能真正實(shí)現(xiàn)商品混凝土攪拌站安全、可靠、合理用電和節(jié)電的理想。

1 商品混凝土攪拌站對供配電系統(tǒng)的行業(yè)要求特點(diǎn)

如果只從用電負(fù)荷、變壓器容量及用電量作為企業(yè)規(guī)模的幾個衡量指標(biāo)，商品混凝土攪拌站比起建材行業(yè)的其他類別工廠，其規(guī)模并不太大，以配備雙條 120 或180 混凝土生產(chǎn)線的居多，以一臺容量 500～800kVA 變壓器供電作為標(biāo)準(zhǔn)配置即可滿足兩條供電需要，但商品混凝土攪拌站對電力的需求也有其行業(yè)的特殊性，雖然嚴(yán)格意義上算不上一級、二級電力負(fù)荷，但也要求要連續(xù)、不間斷地提供電力能源支持，一旦發(fā)生供電中斷而且時間過長，就會導(dǎo)致客戶的商品混凝土斷供、站內(nèi)混凝土余料凝固等意外發(fā)生，都會對商品混凝土攪拌站的生產(chǎn)運(yùn)營帶來難以估量的損失。因此商品混凝土攪拌站還要求配有柴油發(fā)電機(jī)組，柴油發(fā)電機(jī)組容量一般在315kVA。

2 實(shí)際改造案例

2.1 改造前供配電系統(tǒng)存在問題分析與診斷

由于菏澤聯(lián)合混凝土有限公司高新區(qū)站為收購重組的民營混凝土攪拌站，特就供配電系統(tǒng)存在問題作如下專業(yè)化、系統(tǒng)化分析與診斷：

2.1.1 變配電室設(shè)計(jì)選址及電氣工程原始檔案資料管理上的問題

（1）如圖 1 所示，該站現(xiàn)具有兩條 180 混凝土生產(chǎn)線（主機(jī)樓位于圖 1 上 ③ 位置），總裝機(jī)容量580dW，建有兩個 250dVA 容量的變配電室（分別位于圖 1 上 ① 和 ② 位置），兩變配電室之間亦缺乏 400V低壓聯(lián)絡(luò)線相連。從圖 1 上可明顯看出，這樣的變配電室設(shè)計(jì)選址很不恰當(dāng)，已經(jīng)嚴(yán)重違背了“配電變壓器的安裝位置應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心”的供配電設(shè)計(jì)原則，兩個變配電室的低壓線路皆過長、供電半徑皆過大，不但增加了低壓線路購買及敷設(shè)施工費(fèi)用，還增加了線路損耗和電壓損失，也給線路及變配電設(shè)施的維護(hù)管理帶來了不便。

圖1 廠區(qū)分布圖

（2）由于原民營企業(yè)管理缺陷，電氣工程原始檔案資料缺失比較嚴(yán)重。

2.1.2 設(shè)備設(shè)計(jì)選型運(yùn)行維護(hù)方面的問題

主要有以下幾個方面：

（1）兩臺變壓器均為高損耗鋁芯淘汰型號變壓器，損耗大、效率低、熱穩(wěn)定性差。

（2）低壓出線配電柜為 BSL 型國家明令淘汰產(chǎn)品。柜體為開放式，沒有防護(hù)等級，對塵土、潮濕、小動物等進(jìn)行防范的措施不完善。自動空氣開關(guān)等低壓電器選型落后，質(zhì)量一般，夏季及用電負(fù)荷較大時，發(fā)熱嚴(yán)重，主母線及空氣斷路器導(dǎo)電部分許多裸露，存有安全隱患。

（3）低壓電纜多為鋁芯電纜，并且質(zhì)量較差、線徑選型較細(xì)，敷設(shè)不規(guī)范，夏季及用電負(fù)荷高時，電纜發(fā)熱現(xiàn)象明顯，線損較大。

（4）諧波污染與治理未得到重視，無功補(bǔ)償裝置配置不匹配、不科學(xué)，器件質(zhì)量較差，造成力率較低，系統(tǒng)電流增大，站內(nèi)線路電壓及電能損耗增加，力調(diào)電費(fèi)偏高。

2.1.3 設(shè)備安裝布置方面的問題

（1）低壓配電柜屏前、屏后通道寬度不滿足新規(guī)范要求。如屏后僅距墻 650mm，規(guī)范要求屏后1000mm。

（2）兩臺變壓器均在變配電室的屋頂露天安裝（圖 2），夏季受強(qiáng)烈太陽光直射、風(fēng)吹雨淋老化嚴(yán)重。

圖2 變壓器置于屋頂

（3）電能計(jì)量方式不合理。

兩臺變壓器的電能計(jì)量點(diǎn)未設(shè)在與供電公司雙方的產(chǎn)權(quán)分界處，而是采取了高供低計(jì)的計(jì)量方式，電能計(jì)量裝置均安在了變壓器的低壓出線接線柱側(cè)，這種計(jì)量方式對于用電戶來說是不合理的：一是供電公司額外加收的線損和變損電量會大于實(shí)際損耗電量；二是影響了變壓器的日常巡檢，妨礙了用電戶對變壓器低壓接線柱接線是否牢固及發(fā)熱層度的目測或儀器測試效果；三是變壓器的維護(hù)檢修也不方便，有點(diǎn)受制于人；四是供電公司按照國家電價政策，以大工業(yè)電價類別合理合法收取電費(fèi)，兩臺變壓器的容量合計(jì) 500kVA，每月僅基本電費(fèi)一項(xiàng)，就要收取 14000元。

上述幾點(diǎn)問題，使該站的電費(fèi)一直居高不下，月度平均電價高達(dá) 1.75元/kWh 以上，線路跳閘亦時有發(fā)生，用電安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性得不到保證。因此對該站供配電系統(tǒng)進(jìn)行改造很有必要性與緊迫性。

2.2 供配電系統(tǒng)升級改造步驟特點(diǎn)

2020年3 月，該站對供配電系統(tǒng)進(jìn)行了升級節(jié)能改造，主要改造步驟特點(diǎn)為：

（1）首先對該站進(jìn)行電平衡測試，根據(jù)電平衡測試報(bào)告，重點(diǎn)是對力率、諧波進(jìn)行補(bǔ)償與治理，對額定功率 22kW 以上的異步電動機(jī)全部采用無功就地補(bǔ)償，在主機(jī)樓控制室內(nèi)新增兩套低壓無功補(bǔ)償及諧波治理裝置，該裝置主要由開關(guān)組件、濾波電容器、濾波電抗器、電阻器組成單調(diào)諧濾波支路和高通濾波支路，與諧波源并聯(lián)使用，達(dá)到吸收相應(yīng)頻次的諧波電流，提高系統(tǒng)功率因數(shù)的雙重目的。投切開關(guān)采用新型無觸點(diǎn)晶閘管開關(guān)。

（2）其次根據(jù)電平衡測試報(bào)告，調(diào)整單相負(fù)荷用電設(shè)備接線方式，合理縮短導(dǎo)線長度，換粗部分導(dǎo)線截面，優(yōu)化各用電設(shè)備開停時間，最大限度平衡全站的三相電力負(fù)荷及電壓。

（3）再在圖 1 ④ 的位置新增安裝一臺箱式變電站，容量要滿足兩條混凝土生產(chǎn)線的安全可靠用電需要，箱變位置要盡最大可能靠近負(fù)荷中心，用電戶號利用圖 1 上 ① 位置的原舊變壓器戶號，并與供電公司溝通協(xié)調(diào)將電能計(jì)量方式改為高供高計(jì)，變壓器選用新型非晶合金抗諧波節(jié)能變壓器，能降低損耗、節(jié)能高效、綠色環(huán)保、安全可靠，箱式變電站如圖3所示。

圖3 箱式變電站

（4）徹底停用圖 1 ①② 位置上的兩臺高損耗舊變壓器，縮短變配電線路迂回半徑，減少變損和線損。

3 結(jié)果與討論

（1）菏澤聯(lián)合混凝土有限公司高新區(qū)站供配電系統(tǒng)升級改造采取了循序漸進(jìn)的步驟，前后耗時約 1個月，改造后電價已降到 0.65元/kWh，成效明顯。

（2）減少損耗、平衡三相負(fù)荷，以及無功補(bǔ)償及諧波治理裝置和新型非晶合金抗諧波節(jié)能變壓器的應(yīng)用達(dá)到了節(jié)能預(yù)期。

節(jié)能降耗、降本增效是企業(yè)永恒的主題。供配電系統(tǒng)的節(jié)能仍任重道遠(yuǎn)，需要不斷改進(jìn)，以適應(yīng)企業(yè)安全生產(chǎn)與技術(shù)發(fā)展的需要。企業(yè)應(yīng)與時俱進(jìn)，重視新技術(shù)、新設(shè)備、新材料和新工藝的推廣與應(yīng)用，比如互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能電網(wǎng)新技術(shù)、遠(yuǎn)程抄表技術(shù)、電力需求側(cè)管理等，企業(yè)更應(yīng)該重點(diǎn)時刻關(guān)注它們的發(fā)展與進(jìn)步。