水電廠降低綜合廠用電率的措施和成效

呂連新，陳 宇，蔣 勇

（國網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

水電廠降低綜合廠用電率的措施和成效

呂連新，陳 宇，蔣 勇

（國網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000）

介紹了緊水灘水力發(fā)電廠降低綜合廠用電率工作的實踐，分析綜合廠用電量的構(gòu)成，分別闡述了降低主變壓器損耗、廠用變壓器用電、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)用電、非生產(chǎn)用電四個方面所采取的措施，分析了節(jié)能降耗工作取得的成效。

水電廠；廠用電率；降低措施

1 引言

節(jié)約能源資源，是當今國際社會刻不容緩的大事。是踐行科學發(fā)展觀,走低碳經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展道路的必然要求,是企業(yè)降本增效,提高市場競爭力的主要途徑。對于水電廠而言，降低廠用電率是一個最直接、最有效的節(jié)能方式。國網(wǎng)浙江省電力公司緊水灘水力發(fā)電廠（國網(wǎng)緊水灘電廠）在節(jié)能降耗上加大投入,加快新技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，降內(nèi)耗、增效益，有效的降低了綜合廠用電率，從而以有限的水力資源最大限度地為社會提供清潔能源。

2 廠用電情況

2.1 概況介紹

國網(wǎng)緊水灘電廠主接線為二機一變的擴大單元接線，全廠三個單元6臺水輪發(fā)電機組。其中一、二單元主變原為三圈變，升壓后分別接至110 kV電網(wǎng)和220 kV電網(wǎng),三單元主變?yōu)閮扇ψ?，升壓后接?20 kV電網(wǎng)。2015年至2016年,一、二單元主變改造后，更換為兩圈變，升壓后接至220 kV電網(wǎng)。水輪發(fā)電機組發(fā)出電能絕大部分輸送到電網(wǎng)，由于電能生產(chǎn)過程的需要，必會有一些損耗，在水電廠內(nèi)，這些損耗主要發(fā)生在主變壓器損耗、廠用變壓器用電、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)用電、非生產(chǎn)用電四個方面。這些損耗的量就是水電廠發(fā)電量與上網(wǎng)電量的差值，稱為綜合廠用電量，其與發(fā)電量的比值，就是綜合廠用電率。是水電廠運行的一個重要指標。

綜合廠用電量可分為固定廠用電量和可變廠用電量，固定廠用電量主要有主變壓器的空載損耗、廠用變壓器用電、非生產(chǎn)用電等，不隨發(fā)電量的變化而變化；可變廠用電量主要有主變壓器的負載損耗、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)用電等，隨發(fā)電量的上升而上升。所以當年度發(fā)電量偏低時，綜合廠用電率會有所上升。

2.2 國網(wǎng)緊水灘電廠綜合廠用電量構(gòu)成

下面以國網(wǎng)緊水灘電廠2011年綜合廠用電實際運行情況為分析對象，說明各部分的用電量。具體情況見圖1。

圖1國網(wǎng)緊水灘電廠2011年綜合廠用電構(gòu)成圖

由圖1可知，國網(wǎng)緊水灘電廠綜合廠用電量的最主要部分是主變壓器損耗，其電量占總量的份額高達62%。主變壓器的損耗，對綜合廠用電率起著決定性的作用。降低綜合廠用電率的重中之重，就是降低主變壓器損耗。

非生產(chǎn)用電，是綜合廠用電量的重要構(gòu)成部分，其電量占總量的份額為16%。節(jié)約辦公生活用電，也是降低綜合廠用電率的重要工作之一。

廠用變壓器用電和勵磁系統(tǒng)用電，在整個綜合廠用電量中的份額較少。

3 降低綜合廠用電率的措施

3.1 降低主變壓器損耗

變壓器在運行時的損耗主要有空載損耗、負載損耗，另外還有雜散損耗。一般來說，變壓器的空載損耗和短路損耗占到變壓器損耗的絕大部分。變壓器空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在變壓器鐵心疊片內(nèi)，是因交變的磁力線通過鐵心產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來的損耗，不隨負載電流的變化而變化，屬于不變損耗。鐵損的絕對值雖然不大，但由于變壓器長期處于帶電狀態(tài)，鐵損時時刻刻都在發(fā)生，所以總量很大。變壓器負載損耗，即銅損，主要是電流在初、次級線圈電阻，和負載電流的平方成正比，屬于可變損耗。

1）主變壓器改造

國網(wǎng)緊水灘電廠主變壓器原為型號較老的SSPS3型，是上世紀80年代產(chǎn)品，受當時鐵心材料和制造工藝限制，損耗較高。結(jié)合機組增容改造分別于2011年、2015年完成3號主變、1號主變、2號主變的改造。改造后的主變壓器，采用了新型的鐵心材料，在容量增加25%情況下，損耗（特別是鐵損）反而大幅下降，從廠家提供的技術(shù)參數(shù)看，改造前1～3號主變空載損耗分別為135.9 kW、136.5 kW、127.2 kW，改造后空載損耗分別為85 kW、79.4 kW、65.08 kW，平均下降42%，實際運行數(shù)據(jù)與廠家提供的技術(shù)參數(shù)基本接近。改造后3臺主變同時運行時，每小時空載損耗可節(jié)約170 kW·h的電量，每年可節(jié)省100多萬kW·h的電量。

主變的銅損，主要取決于負載電流。實際運行數(shù)據(jù)表明改造后主變的負載損耗也有所下降，但幅度較小。

2）運行方式調(diào)整

主變改造前，1號、2號主變?yōu)槿ψ儯邏簜?cè)并列接至220 kV電網(wǎng)，中壓側(cè)并列接至110 kV電網(wǎng)，當一、二單元機組運行方式不一致，發(fā)電機輸出率有差別時，就會在1號、2號主變之間形成穿越功率。部分功率從發(fā)電負荷多的主變低壓側(cè)升壓后流經(jīng)其中壓側(cè)、再通過另一臺主變中壓側(cè)升壓后流經(jīng)其高壓側(cè)送出；當中壓側(cè)線路有較大負荷時，部分功率從發(fā)電負荷多的主變低壓側(cè)升壓后流經(jīng)其高壓側(cè)、再通過另一臺主變高壓側(cè)降壓后流經(jīng)其中壓側(cè)送出。穿越功率的存在，帶來了額外的損耗。主變改造后，1號、2號主變改為兩圈變，主變的運行方式也做了相應(yīng)調(diào)整。3臺主變均只有高壓側(cè)接至220 kV電網(wǎng)，不再有中壓側(cè)與110 kV電網(wǎng)連接，由此可減少1號、2號主變之間穿越功率帶來的損耗。

3）降低主變壓器損耗的效果

國網(wǎng)緊水灘電廠近年來主變壓器損耗率實際情況見圖2。

圖2國網(wǎng)緊水灘電廠主變壓器損耗率變化圖

由圖2可知：

主變壓器損耗率有小幅波動，這是因為變壓器損耗由不變的空載損耗和可變的負載損耗組成，其損耗率與負載相關(guān)，在同樣的情況，發(fā)電量少的年份，損耗率會有所上升。

但從圖2可見國網(wǎng)緊水灘電廠主變壓器損耗率呈明顯的下降趨勢。

3.2 減少非生產(chǎn)用電量

非生產(chǎn)用電主要是辦公室空調(diào)、電腦等辦公設(shè)備設(shè)施用電，廠區(qū)員工宿舍、食堂等生活設(shè)施用電。隨著社會的發(fā)展，這些設(shè)備設(shè)施越來越多。降低非生產(chǎn)用電主要措施有：

1）選用節(jié)能型的用電設(shè)備，在滿足使用功能的前提下，盡可能選用能效比的設(shè)備。

2）配合電網(wǎng)改造，優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)，縮短供電電氣距離，有效降低線損，提高電能使用效率。

3）加強節(jié)約用電宣傳，提高節(jié)約用電意識，做到隨手關(guān)閉空調(diào)、電腦等用電設(shè)備，杜絕無謂的電能損耗。

在用電設(shè)備設(shè)施越來越多的情況下，國網(wǎng)緊水灘電廠近年來非生產(chǎn)用電量呈明顯下降趨勢，具體見表1。

表1國網(wǎng)緊水灘電廠非生產(chǎn)用電量表

3.3 減少廠用變壓器用電量

廠用變壓器的用電負荷主要是保證水電廠正常運行的各類風機、油泵、水泵等輔助機械設(shè)備的電動機，直流系統(tǒng)，自動控制設(shè)備，照明系統(tǒng)等。降低廠用變壓器用電主要措施有：

1）選用效率高的用電設(shè)備，用電設(shè)備的選型是節(jié)電的基礎(chǔ)。廠用變壓器的用電負荷中的大戶是各類輔助機械設(shè)備，這些風機、油泵、水泵的功率大，運行時間長，用電量大。其本身的效率及帶動它們的電動機的效率的提高，可有效減少廠用變壓器用電量。

2）廠用電系統(tǒng)改造，包括廠用變壓器改造和優(yōu)化廠用電網(wǎng)絡(luò)，有效降低廠用變壓器損耗和供電線路線損，提高廠用電使用效率。

3）加強設(shè)備管理，及時處理“漏水、漏油、漏氣”。水電廠內(nèi)水、油、氣管道多，壓力高，難免存在滲漏現(xiàn)象。及時處理三漏不但可以保障水電廠安全運行，促進生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境整潔，還可以減少電能損耗。因為高壓油、高壓氣的生產(chǎn)都需要損耗電能，水本身在水電廠就是能源，滲漏出來的水通過滲漏水收集系統(tǒng)排放的過程中還要損耗電能。

4）及時調(diào)整運行方式，對于廠房通風系統(tǒng)、變壓器冷卻系統(tǒng)等需根據(jù)設(shè)備運行情況調(diào)整運行方式的用電設(shè)備，在保證發(fā)變電主設(shè)備安全運行的條件下，及時合理調(diào)整運行方式，減少其運行時間，從而減少電能消耗。

近年來，國網(wǎng)緊水灘電廠純廠用電率保持在0.2%左右的低用電率水平。

3.4 減少勵磁系統(tǒng)用電量

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的功能是為發(fā)電機正常建立磁場，并通過改變勵磁的大小調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出無功功率，進而參與調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓。國網(wǎng)緊水灘電廠發(fā)電機采用自并勵方式，勵磁電源來自發(fā)電機機端，由整流變引出，經(jīng)可控硅整流后輸入轉(zhuǎn)子繞組建立磁場。其用電量的多少主要取決于發(fā)電機運行時輸出的無功功率。由于電力系統(tǒng)用戶對電能品質(zhì)的要求越來越高，發(fā)電機無功功率調(diào)節(jié)越來越頻繁，水電廠降低勵磁系統(tǒng)用電量的空間有限。降低廠用變壓器用電主要措施有：

1）勵磁系統(tǒng)改造，結(jié)合機組改造將整流變更換為效率更高的變壓器，勵磁調(diào)節(jié)器更換為功耗低的數(shù)字化智能調(diào)節(jié)器。

2）加強運行管理，在滿足電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)要求及發(fā)電機安全穩(wěn)定運行的前提下，提高功率因數(shù)，降低勵磁系統(tǒng)用電量。

近年來，國網(wǎng)緊水灘電廠勵磁用電率保持在0.18%左右的低用電率水平。

4 降低綜合廠用電率的效果

國網(wǎng)緊水灘電廠實際綜合廠用電率指標情況見圖3。

圖3國網(wǎng)緊水灘電廠綜合廠用電率變化圖

由圖3可知：

（1）綜合廠用電率與年度發(fā)電量呈反相關(guān)，其主要原因是固定廠用電量的存在，年度發(fā)電量偏低時，綜合廠用電率會有所上升。

（2）國網(wǎng)緊水灘電廠綜合廠用電率總體趨勢是逐漸降低，近來年，采取各種節(jié)能降耗措施的綜合使用，取得了良好的效果。在對應(yīng)年發(fā)電量6～7億kW·h情況下，綜合廠用電率下降0.3個百分點以上，節(jié)約廠用量180萬kW·h以上。

5 進一步降低綜合廠用電率的方向

多年的降低綜合廠用電率工作實踐表明，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)用電、廠用變壓器用電、非生產(chǎn)用電三個方面，用電量相對較少，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，節(jié)能的空間也有限。節(jié)能降耗工作的重點還是在降低主變壓器損耗，但變壓器制造材料和工藝水平取得重大突破以前，其能耗水平難以大幅降低。但主變的運行方式還可進一步優(yōu)化。目前，國網(wǎng)緊水灘電廠按二機一變的擴大單元接線的正常運行方式運行，發(fā)電機組處于備用狀態(tài)時，主變空充運行，主變低壓側(cè)向廠用變壓器供電?？赏ㄟ^充分經(jīng)濟技術(shù)論證，調(diào)整為發(fā)電機組處于備用狀態(tài)時，主變不帶電，可減少每臺主變每年超過4 000 h的空充時間，3臺主變每年可節(jié)省超過68萬kW·h的電量。

6 結(jié)束語

積極引進、推廣先進技術(shù),不斷加大技術(shù)創(chuàng)新和改造的力度,降低綜合廠用電率,從而降低發(fā)電成本,提高上網(wǎng)電價競爭力,是發(fā)電企業(yè)努力追求的目標。但是,降低綜合廠用電率必須以發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行為前提,不能因為片面追求降低綜合廠用電率低而影響機組的安全。同時，降低綜合廠用電率低還應(yīng)進行經(jīng)濟測算，掌握設(shè)備改造投資與收益的平衡。節(jié)能降耗是長期的系統(tǒng)性的工作，大力投資進行設(shè)備改造的同時,還須多方位落實好日常節(jié)電工作,共同努力,爭取以有限的水力資源最大限度地為社會提供清潔能源。

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TV737

B

1672-5387（2017）11-0062-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.023

2017-08-30

呂連新（1972-），男，高級工程師，從事水電廠運行管理工作。