基于唐山港13#變電所增容改造的變壓器選配及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

李新秀

唐山港集團(tuán)股份有限公司 河北唐山 063611

2017年唐山港碼頭庫場冷藏箱業(yè)務(wù)增加，用電量進(jìn)一步增長，13#變電所容量已經(jīng)不能滿足使用需求，且用電高峰期常電力供應(yīng)不足，制約冷藏箱業(yè)務(wù)的發(fā)展。故提出對變電所增容改造。

1 增容改造規(guī)劃

原13#變電所為S9-630kVA變壓器，查閱變壓器近4年增加用電設(shè)備狀況，結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷、設(shè)備容量、用電需求、功率因數(shù)等，計(jì)算得到以下參數(shù)：全所電流=1941.6A；無功計(jì)算負(fù)荷=790.7kvar；有功計(jì)算負(fù)荷=926.3kW；視在計(jì)算負(fù)荷=2151.8kVA。

1.1 總負(fù)荷

計(jì)算負(fù)荷需確定好有功、無功計(jì)算負(fù)荷系數(shù)，這里取常值，有功計(jì)算負(fù)荷系數(shù)0.9，無功計(jì)算負(fù)荷系數(shù)0.93[1]。由此得到總有功計(jì)算負(fù)荷：926.3kW×0.9=833.7kW，計(jì)算總無功計(jì)算負(fù)荷790.7kvar×0.93=735.35kvar，計(jì)算總視在計(jì)算負(fù)荷：，計(jì)算總電流值為1689.2A。

1.2 無功補(bǔ)償

無功補(bǔ)償需計(jì)算好降壓變壓器功率損耗、補(bǔ)償容量、補(bǔ)償后各參數(shù)變化。

變壓器功率損耗：

計(jì)算變電所高壓一側(cè)的負(fù)荷，計(jì)算結(jié)果為：視在功率=1168kVA，有功功率=850.4kW，無功功率=802kvar。測算高壓方面的功率因數(shù)0.73，遠(yuǎn)小于前文所述0.9，故增容后需進(jìn)行無功補(bǔ)償。

容量計(jì)算上，若功率因數(shù)升至0.92，計(jì)算得到低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量375.1kvar，為滿足需求，近似取低壓無功補(bǔ)償容量380kvar。補(bǔ)償之后，發(fā)現(xiàn)視在功率轉(zhuǎn)為906.3kVA，有功功率損耗13.5kW，無功功率損耗54.3kvar。高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷，補(bǔ)償之后的數(shù)據(jù)為：視在功率轉(zhuǎn)為941.2kVA，電流54.2kW，功率因數(shù)0.9，符合實(shí)際使用需求。

1.3 設(shè)計(jì)變壓器容量

13#變電所設(shè)單一變壓器，要求變壓器額定容量需滿足各設(shè)備同時(shí)運(yùn)行需求，要求額定容量在941.2kVA以上，故選擇1000kVA變壓器可滿足基本需求（短時(shí)間）。選擇1000kVA以上變壓器，單主變壓器要求容量可控制在1250kVA。若變電所采取雙變壓器配合方式，則單個(gè)變壓器容量應(yīng)滿足額定容量在60%的視在功率以上，單個(gè)變壓器單獨(dú)運(yùn)行應(yīng)滿足不同級別視在功率要求，但目前變電所沒有此類變壓器，并結(jié)合近4年用電設(shè)備同時(shí)使用時(shí)間、使用效率狀況分析，發(fā)現(xiàn)各設(shè)備同時(shí)使用幾率較高，結(jié)合使用時(shí)變壓器容量為單臺電機(jī)功率3-5倍，且冷藏箱業(yè)務(wù)未來必然進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展，故變壓器增容不僅要滿足現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行需要，還要考慮到未來用電設(shè)備增加對變壓器的需求，變壓器容量可追加一個(gè)1.3-1.4系數(shù)，總?cè)萘窟_(dá)到1300-1400kVA更為合適。

2 變壓器容量及數(shù)量選配

針對13#變電所供電現(xiàn)狀，現(xiàn)提出三種變壓器增容方案：①新購置大變壓器一臺；②新購置普通變壓器兩臺；③原變壓器保留一臺，再購置一臺普通變壓器。對三種增容方案比較分析，發(fā)現(xiàn)：①供電靈活性差，投資額約12萬，原630kVA變壓器閑置；②供電靈活性好，投資額約12.5萬，原630kVA變壓器閑置；③方案各項(xiàng)技術(shù)性指標(biāo)都符合使用要求，且投資額約6.5萬，且將原有630kVA變壓器利用上。

綜上所述，采用第三種方案，原變壓器保留一臺，再購置一臺普通變壓器的方式整體經(jīng)濟(jì)投入明顯低于前兩種方案，且第三種方案各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足使用需求，其變壓器增容效果較為理想。

3 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

分析變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要是在控制傳輸電量相同的環(huán)境下，控制各項(xiàng)指標(biāo)相同，并擇優(yōu)選取最佳的運(yùn)行方式，對負(fù)荷合理調(diào)整，將變壓器電能損失控制在最低范圍內(nèi)，以此減少電力運(yùn)送的成本投入，提高經(jīng)濟(jì)效益。也就是說需要采取多種措施，充分發(fā)揮變壓器的能效，使其可以在一定情況下減少變壓器的投資，以滿足基本的設(shè)備用電需求。在實(shí)際變壓器管理工作中，要強(qiáng)化供電和用電的科學(xué)管理，以此達(dá)到節(jié)省電能，提高變壓器功率因數(shù)，提高其經(jīng)濟(jì)效益的整體目標(biāo)。在本文案例中，選擇的變壓器增容方案為保留原變壓器一臺并購置一臺變壓器，原變壓器型號是630kVA的變壓器，新購置的變壓器為S11型800kVA變壓器[2]。

考慮到冷藏箱集中出港，此時(shí)用電需求將大大下降，變壓器管理可以針對單臺變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)等相關(guān)特性，考慮到冷藏箱、庫場高桿照明、辦公樓各個(gè)地區(qū)的用電情況負(fù)荷不同，合理分配兩臺不同容量變壓器，要求變壓器和變壓器彼此可以獨(dú)立運(yùn)行，以此實(shí)現(xiàn)變壓器整體的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在冷藏箱量較少時(shí)減少對冷藏箱的電力供應(yīng)，控制電力成本。此外，還可以對高桿照明等進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，采用節(jié)能的LED替代高壓鈉燈等方式進(jìn)一步降低變電所總負(fù)荷。在本文案例中，某段時(shí)間，變電所實(shí)際負(fù)荷570kW，變壓器切換為只運(yùn)行S11型800kVA變壓器，照明燈具改造后，冷藏箱業(yè)務(wù)少的某段時(shí)間，實(shí)際負(fù)荷達(dá)450kw，期間對變壓器機(jī)房則切換到S9型，630kVA變壓器單獨(dú)運(yùn)行，大大減少了不必要的電力資源浪費(fèi)。

4 結(jié)語

對于安裝有變壓器的電房，在一些社會上的公共場所，要針對變壓器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，結(jié)合變壓器運(yùn)行負(fù)載狀況，選擇科學(xué)的變壓器運(yùn)行方式，以此實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。