楊柳煤礦地面變壓器供電系統(tǒng)電磁節(jié)電技術(shù)設(shè)計(jì)

朱 昂

（淮北礦業(yè)集團(tuán)公司 楊柳煤礦，安徽 淮北235000）

1 電能質(zhì)量與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行

基于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電能質(zhì)量指標(biāo)主要是頻率偏差、電壓偏差、三相不平衡度、諧波、電壓波動(dòng)和閃變。應(yīng)該說(shuō)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的控制目標(biāo)就是滿足上述電能質(zhì)量指標(biāo)的限值范圍，幾乎所有控制設(shè)備也是基于上述目標(biāo)而研制開發(fā)的。

穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)與系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)系主要表現(xiàn)在其指標(biāo)下降產(chǎn)生的危害及其可能導(dǎo)致的事故，以及事故的發(fā)展可能造成更大的系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題。

電壓偏差及其變化可以刻劃重負(fù)荷情況下引起電壓失穩(wěn)的軌跡；頻率偏差及其變化描述了系統(tǒng)供電中斷、事故范圍擴(kuò)大、電網(wǎng)解列等方面；對(duì)設(shè)備的危害主要從發(fā)熱（集膚效應(yīng)）、振動(dòng)噪音（負(fù)序效應(yīng)）、絕緣（峰值）、過(guò)零點(diǎn)問(wèn)題等方面危及電機(jī)、變壓器、開關(guān)、保護(hù)、自動(dòng)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 楊柳煤礦地面變壓器用電系統(tǒng)分析

2.1 變壓器統(tǒng)計(jì)

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2.2 電網(wǎng)電能質(zhì)量分析

隨著大功率、非線性元器件在電力系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)波形嚴(yán)重畸變，電網(wǎng)電能質(zhì)量令人擔(dān)憂。電網(wǎng)上各種負(fù)載的頻繁啟動(dòng)、關(guān)閉，在電網(wǎng)中形成一系列尖峰干擾、電壓波動(dòng)甚至是瞬間失電。所有這些電能質(zhì)量問(wèn)題，在用戶負(fù)載上必然表現(xiàn)為各種損耗增加、發(fā)熱量增大、電機(jī)力矩下降、運(yùn)行效率降低。

2.3 設(shè)計(jì)冗余分析

一般情況下，廠礦企業(yè)電機(jī)和負(fù)載都是按照最大負(fù)荷的1.1～1.3倍來(lái)設(shè)計(jì)的，因?yàn)榭紤]到在極端不利情況下滿足系統(tǒng)正常工作的需要。這在實(shí)際運(yùn)行中就造成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。這種情況下系統(tǒng)的效率是不高的。

2.4 過(guò)剩電壓分析

在電力供應(yīng)輸送的過(guò)程中，電力公司為了避免送電過(guò)程中的損耗，以及高峰用電時(shí)段所造成末端用戶電壓過(guò)低的情況，會(huì)以較高的電壓輸送電力，因此用戶實(shí)際承受的電壓一般高于設(shè)備的額定電壓。多余的電壓不僅不能讓負(fù)載更有效率的運(yùn)轉(zhuǎn)，反而是導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱的主要原因，在此情況下不但造成用戶用電的損耗而增加電費(fèi)的支出，并且使用電設(shè)備增加損耗發(fā)熱而縮短其使用壽命。

2.5 負(fù)載容量過(guò)高

用電負(fù)載的負(fù)載率在晚上6 點(diǎn)以后，一般單位的負(fù)載會(huì)更大，用電質(zhì)量會(huì)比正常情況還要差，不僅浪費(fèi)了大量的電力，還會(huì)對(duì)變壓器、電容器一些控制設(shè)備造成嚴(yán)重的損害，如負(fù)載過(guò)高的話會(huì)使電源的質(zhì)量降低，產(chǎn)生大量的諧波和浪涌，會(huì)大大的縮短變壓器及有關(guān)設(shè)備的壽命。

2.6 高次諧波分析

用戶電網(wǎng)用電諧波失真率較大，包括電壓失真率和電流失真率，其組成主要包括3 次、5 次以及7 次的諧波超過(guò)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)值（國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)諧波失真率是在2%～5%以內(nèi)）。

3 系統(tǒng)電磁節(jié)電技術(shù)原理

基本原理

系統(tǒng)電磁節(jié)電技術(shù)，運(yùn)用最先進(jìn)的電磁調(diào)控原理，在不改變?cè)凶儔浩飨到y(tǒng)供電方式和不改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下，采用電磁調(diào)控、電磁平衡等技術(shù)與控制電路完美組合，實(shí)現(xiàn)大幅提高節(jié)電效果與凈化電網(wǎng)質(zhì)量雙重目標(biāo)。

系統(tǒng)電磁節(jié)電技術(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)載變化的情況，通過(guò)電磁調(diào)控原理控制變壓器系統(tǒng)輸出功率，控制系統(tǒng)供給到電器設(shè)備的功率為實(shí)際需要的功率，達(dá)到用電匹配，并將多余的能量反饋給電網(wǎng)。

系統(tǒng)電磁節(jié)電技術(shù)，可以優(yōu)化系統(tǒng)電源，降低系統(tǒng)運(yùn)行功率損耗，使三相電壓平衡得到改善，減少電器設(shè)備附加損耗，提高了系統(tǒng)用電效率，從而有效實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)綜合節(jié)電，系統(tǒng)平均節(jié)電率可達(dá)到10%以上。

4 節(jié)能改造方案

4.1 工廣變電所2 臺(tái)1600KVA 變壓器系統(tǒng)電磁節(jié)電改造方案

由于工況相同，以1 臺(tái)1600KVA 變壓器1# 系統(tǒng)為例說(shuō)明。

（1）系統(tǒng)工況

節(jié)能改造系統(tǒng)為：1 臺(tái)1600KVA 變壓器，型號(hào)：SCB9-1600/6；額定容量：1600KVA；額定電壓：6KV/400V；額定電流：2309.5A；工作電壓：400V；負(fù)荷率：70%；工作電流：1280A。

（2）節(jié)電改造方案

在變壓器的低壓側(cè)，串聯(lián)安裝1 臺(tái)與變壓器額定功率相同的1600KVA 系統(tǒng)電磁節(jié)電裝置。安裝位置：室內(nèi)無(wú)位置，戶外箱變可安裝。

電磁節(jié)電改造前：

電磁節(jié)電改造后：

工作電壓為380V，工作電流下降10%～15%，約為1088A～1152A；

負(fù)載節(jié)電率約為：（P1－P2）／P1×100%＝（887－758）／887＝14.5%

（1）系統(tǒng)工況

節(jié)能改造系統(tǒng)為：1 臺(tái)800KVA 變壓器，型號(hào)：SCB9-800/6；額定容量：800KVA； 額定電壓：6KV/400V； 額定電流：1155A； 工作電壓：400V；負(fù)荷率：70%；工作電流：640A。

（2）節(jié)電改造方案

在變壓器的低壓側(cè)，串聯(lián)安裝1 臺(tái)與變壓器額定功率相同的800KVA 系統(tǒng)電磁節(jié)電裝置。安裝位置：室內(nèi)無(wú)位置，戶外箱變可安裝。

電磁節(jié)電改造前：

電磁節(jié)電改造后：

工作電壓為380V，工作電流下降10%～15%，約為544A～576A；

負(fù)載節(jié)電率約為：（P1－P2）／P1×100%＝（443－379）／443＝14.4%

4.2 選煤廠2 臺(tái)1600KVA 變壓器系統(tǒng)電磁節(jié)電改造方案

由于工況相同，以1 臺(tái)1600KVA 變壓器1# 系統(tǒng)為例說(shuō)明。

（1）系統(tǒng)工況

節(jié)能改造系統(tǒng)為：1 臺(tái)1600KVA 變壓器，型號(hào)：SCB10-1600/6；額定容量：1600KVA；額定電壓：6KV/660V；額定電流：1338.6A；工作電壓：690V；負(fù)荷率：70%；工作電流：937A。

（2）節(jié)電改造方案

在變壓器的低壓側(cè)，串聯(lián)安裝1 臺(tái)與變壓器額定功率相同的1600KVA 系統(tǒng)電磁節(jié)電裝置。安裝位置：室內(nèi)無(wú)位置，戶外箱變可安裝。

電磁節(jié)電改造前：

電磁節(jié)電改造后：

工作電壓為660V，工作電流下降11%～15%，約為796A～834A；

負(fù)載節(jié)電率約為：（P1－P2）／P1×100%＝（1120－953）／1120＝14.9%

（3）年節(jié)電量概算

△W＝Sn×COSФ×T×Ke×Re

式中：△W——年節(jié)電量（KWh）

Sn——變壓器系統(tǒng)的容量（1600KVA×2）

COSФ——功率因數(shù)（0.8）

T——年工作時(shí)間（7920h）

Ke——系統(tǒng)負(fù)載率（70%）

Re——節(jié)電率（按15%計(jì)算）

年節(jié)電量：△W＝1600×2×0.8×7920×70%×15%＝213 萬(wàn)KWh

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

電磁節(jié)電改造后，每年可以節(jié)約用電量532 萬(wàn)KWh，按每度電單價(jià)0.74 元計(jì)算，每年可為企業(yè)節(jié)約電費(fèi)394 萬(wàn)元。

從以上分析可知，項(xiàng)目節(jié)能改造完成后，不僅可消除系統(tǒng)設(shè)計(jì)的冗余量，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，更能優(yōu)化電源質(zhì)量，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備維修成本，從而有效實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)綜合節(jié)電的目的。