露天礦供電設(shè)備的優(yōu)化方案的探討

□ 張志杰 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際錫林浩特礦業(yè)有限公司

露天礦供電設(shè)備的優(yōu)化方案的探討

□ 張志杰 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際錫林浩特礦業(yè)有限公司

［導(dǎo)讀］隨著露天礦二期建設(shè)的竣工，各種設(shè)備進(jìn)一步增加，變壓器電纜等供電設(shè)備、設(shè)施大量增加，由于地點(diǎn)的分散和負(fù)荷的需求，導(dǎo)致了變壓器選型時(shí)容量選擇較大，而負(fù)荷較小，一定程度上造成了電能的浪費(fèi)，為減少電能的損耗，建議將距離較近的幾臺(tái)變壓器進(jìn)行兩兩并列運(yùn)行供電，達(dá)到節(jié)省電能的目的。

一、前言

變壓器是供電的主要設(shè)備，其容量是一定的，隨著負(fù)荷的變化，其效率會(huì)達(dá)到最佳水平，但是長(zhǎng)期處于較小負(fù)荷時(shí)，變壓器處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，而且該現(xiàn)象在露天礦內(nèi)較為普遍，導(dǎo)致電能損耗較大，長(zhǎng)期下去對(duì)變壓器也會(huì)造成一定損壞。為盡量減少此類情況，我們將幾臺(tái)變壓器已做兩兩并列運(yùn)行，目前為止運(yùn)行穩(wěn)定，比以前也更為經(jīng)濟(jì)。

二、露天礦變壓器現(xiàn)狀

目前勝利東二號(hào)露天礦內(nèi)有34臺(tái)變壓器，容量從50kVA到1000kVA不等，下圖抽取其中一部分作為參考，可見大部分變壓器負(fù)荷都很小，甚至有些都沒有負(fù)荷，變壓器空載運(yùn)行。但這些變壓器所帶負(fù)荷都是必要負(fù)荷，有些是監(jiān)測(cè)雷達(dá)使用，有些時(shí)必要照明使用，有些是綠化降塵使用，負(fù)荷不大卻非常必要。而且，考慮到煤礦三期建設(shè)，變壓器選型選的容量較大，可滿足后期使用，但目前變壓器屬于“大馬拉小車”狀態(tài)，損耗太大。

變壓器損耗包括：

1、空載損耗，當(dāng)用額定電壓施加于變壓器的一個(gè)繞組上，而其余的繞組均為開路時(shí)，變壓器所吸收的有功功率叫空載損耗。空載損耗又叫變壓器的鐵損，是指發(fā)生于變壓器鐵芯疊片內(nèi)，周期性變化的磁力線通過材料時(shí)，由材料的磁滯和渦流產(chǎn)生的，其大小與運(yùn)行電壓和分接頭電壓有關(guān)，決定于鐵芯重量和鐵芯中磁通密度。一般情況下，線路電壓不變，變壓器鐵損不變。

2、短路損耗，對(duì)雙繞組變壓器來(lái)說，當(dāng)以額定電流通過變壓器的一個(gè)繞組，而另一個(gè)繞組短接時(shí)變壓器所吸收的有功功率叫做變壓器的短路損耗。對(duì)于多繞組變壓器，短路損耗是以指定的一對(duì)繞組為準(zhǔn)。短路損耗又稱變壓器的銅損，也稱負(fù)載損耗，是由變壓器繞組的電阻引起的，是由經(jīng)過繞組的負(fù)荷電流產(chǎn)生的。

3、雜散損耗，指發(fā)生在引線和外殼以及其他結(jié)構(gòu)性的金屬零件上的損耗，雜散損耗與負(fù)荷有關(guān)。 雜散損耗包括：1.線卷內(nèi)部的雜散損耗； 2.結(jié)構(gòu)件（鐵心夾件、屏蔽環(huán)等）的雜散損耗； 3.穿過導(dǎo)體的地方（套管座）所產(chǎn)生的雜散損耗； 4.平行導(dǎo)線（通過大電流的引線）所產(chǎn)生的雜散損耗； 5.油箱損耗。

三、方案措施

現(xiàn)以礦本部6605和物資配水廠6604兩臺(tái)箱變作為研究對(duì)象，二者均為上海西屋生產(chǎn)制造，額定容量為630kVA，變比為6kV/400V，兩臺(tái)變壓器實(shí)際負(fù)荷為17.5kW和64.6kW（礦本部食堂遷后負(fù)荷），負(fù)荷使用率分別為2.78%和9.84%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到變壓器最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷（50.77%）。

兩臺(tái)變壓器的型號(hào)參數(shù)都相同，其空載損耗P0為1.345kW，負(fù)載損耗Pk為5.87kW。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，物資配水廠6604箱變實(shí)際負(fù)荷為17.5kW，功率因數(shù)為0.9。礦本部6605箱變實(shí)際負(fù)荷為62.6kW，功率因數(shù)為近似為0.9。

兩臺(tái)變壓器的型號(hào)參數(shù)都相同，其空載損耗P0為1.345kW，負(fù)載損耗Pk為5.87kW。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，物資配水廠6604箱變實(shí)際負(fù)荷為17.5kW，功率因數(shù)為0.9。礦本部6605箱變實(shí)際負(fù)荷為62.6kW，功率因數(shù)為近似為0.9。

根據(jù)公式：

變壓器效率為η = P1/（P1 + P0+ Pk）

變壓器損耗=P0+Pk（P實(shí)/P額）2

變壓器損耗率=［P0+Pk（P實(shí)/P額）2］/ P實(shí)

其中——P實(shí)：實(shí)際負(fù)荷

P額：變壓器額定容量

P1 ：二次側(cè)繞組輸出的有功

物資配水廠6604箱變 變壓器損耗率為： =［P0+Pk（P實(shí)/P額）2］/P實(shí)

=［1.345+5.87*（62.6/630）2］/17.5=7.94%

礦本部6605箱變變壓器損耗率為：=［P0+Pk（P實(shí)/P額）2］/P實(shí)

=［1.345+5.87*（62.6/630）2］/62.6=2.24%

1、變壓器損耗方面：

并列運(yùn)行前：按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得負(fù)荷計(jì)算，礦本部6605箱變每小時(shí)每千瓦損耗約為0.0236度電，即當(dāng)負(fù)荷為62.6KW時(shí)每小時(shí)變壓器損耗約為1.4764度電。而物資配水廠6604箱變每小時(shí)每千瓦損耗約為0.0802度電，即當(dāng)負(fù)荷為17.5KW時(shí)每小時(shí)變壓器損耗約為1.4035度電，也就是說兩臺(tái)變壓器每小時(shí)損耗約為2.8799度電。

并列運(yùn)行后：兩臺(tái)變壓器負(fù)荷并列運(yùn)行后約為80.1KW，經(jīng)計(jì)算得變壓器每小時(shí)每千瓦損耗0.0187度電，即當(dāng)負(fù)荷約為80.1KW時(shí)變壓器每小時(shí)損耗約為1.500度電。

2、線路損耗方面

并列運(yùn)行前：當(dāng)?shù)V本部6605箱變負(fù)荷為62.6KW時(shí)，線路電壓等級(jí)為6KV，經(jīng)計(jì)算得線路損耗為0.0018KW/h。并列運(yùn)行后：電壓等級(jí)為380V，負(fù)荷為138.3KW時(shí)，經(jīng)計(jì)算得線路損耗為0.2864KW/h。即并列運(yùn)行后每小時(shí)線路損耗增加0.2846度電。

如果將兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，礦本部6605箱變備運(yùn)，則1#35kV變電站到礦本部線路664線停運(yùn)，該線路不存在線路損耗，且備運(yùn)后，礦本部電源實(shí)現(xiàn)雙回路供電，保證了供電可靠性，同時(shí)便于檢修維護(hù)。每年可節(jié)約電費(fèi)約2萬(wàn)元左右，而物資配水廠箱變到礦本部距離為大約200m，且為低壓380V供電，線路損耗極低，忽略不計(jì)，低壓電纜我方有庫(kù)存，無(wú)需重新采購(gòu)。

另外，露天礦礦北排外包XK6391變壓器、北排外包生活區(qū)XK6616箱變、卡保間XK6632變壓器與500立水池XK6636變壓器、苗圃XK6641變壓器與盛源種植基地XK6628變壓器已實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行，并且經(jīng)過測(cè)試和計(jì)算，比之前分別供電，要更加節(jié)能。

四、注意事項(xiàng)

在現(xiàn)場(chǎng)，該措施已經(jīng)實(shí)施，經(jīng)過實(shí)踐，該措施完全可行。但需要注意的是兩臺(tái)變壓器并列時(shí)，相序必須完全對(duì)應(yīng)，符合并列條件時(shí)才可進(jìn)行并列，如果未進(jìn)行核相等操作，貿(mào)然并列會(huì)出現(xiàn)一些對(duì)相序有要求的設(shè)備燒毀損壞。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)負(fù)荷較小、型號(hào)相近的變壓器，通過變壓器并列運(yùn)行，提高變壓器效率，更能使兩個(gè)回路形成雙電源供電，保證用電設(shè)備的不間斷供電，讓變壓器更經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，可以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

［1］趙永志，劉世明.智能變壓器設(shè)計(jì)與功能應(yīng)用.中國(guó)電力出版社，2012.

［2］戚日常.電力變壓器運(yùn)行與維修.中國(guó)電力出版社，2004（2）

［3］劉新正，蘇少平，高琳.電機(jī)學(xué).電子工業(yè)出版社，2014，10.