平朔礦區(qū)變壓器節(jié)能降耗研究與應(yīng)用

尹士明

摘 要：平朔礦區(qū)變壓器損耗要占到總用電量的3%左右，落后于國內(nèi)同等級電網(wǎng)的變壓器損耗，有很大的提升空間。對此，我們依據(jù)變壓器節(jié)能降耗理論，采取了優(yōu)選變壓器的容量、優(yōu)選變壓器的運(yùn)行方式、優(yōu)化變壓器的負(fù)載分配、加速老舊變壓器的更新?lián)Q代等節(jié)能降耗措施降低了變壓器的總損耗，使礦區(qū)變壓器損耗降低到總用電量的2%左右，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：變壓器；節(jié)能降耗；應(yīng)用

中圖分類號：TE43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0171-02

Abstract： The transformer loss in Pingshuo Mining Area accounts for about 3% of the total electricity consumption， which lags behind the transformer loss of the same grade power grid in China， and has a lot of room for improvement. In this regard， according to the theory of energy saving and consumption reduction of transformers， the energy saving and consumption reduction measures such as optimizing the capacity of transformer， the operation mode of transformer， and the load distribution of transformer， as well as accelerating the replacement of old transformer， are adopted to reduce the total loss of transformer. As a result， the loss of transformer in mining area is reduced to about 2% of the total power consumption， and considerable economic benefits are obtained.

Keywords： transformer； energy saving and consumption reduction； application

1 概述

平朔礦區(qū)電力系統(tǒng)高峰期負(fù)荷約15萬千瓦，年耗電量約10億千瓦時(shí)。礦區(qū)主電源為110kV高壓電源，一般從電源端到用電端要經(jīng)過2～4次變壓，變壓器本身要產(chǎn)生可觀的損耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦區(qū)變壓器損耗要占到總用電量的3%左右，落后于國內(nèi)同等級電網(wǎng)的變壓器損耗。如果能運(yùn)用變壓器節(jié)能降耗理論來降低變壓器損耗，將會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 變壓器節(jié)能降耗的理論依據(jù)

2.1 不同容量變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)載

如果有兩臺不同容量的變壓器，其小容量變壓器與大容量變壓器的有功功率負(fù)載損耗？駐PS（kW）、？駐PL（kW）的計(jì)算公式分別為：

式中P0S、P0L分別表示小、大容量變壓器的空載損耗（kW），PkS、PkL分別表示小、大容量變壓器的負(fù)載損耗（kW），SNS、SNL分別表示小、大容量變壓器的額定容量（kVA），S表示變壓器的視在負(fù)荷（kVA）。

令？駐PS=？駐PL，可得出小、大容量變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載為：

實(shí)際負(fù)載SSLP時(shí)，應(yīng)大容量變壓器運(yùn)行。

2.2 不同臺數(shù)變壓器并列運(yùn)行的臨界負(fù)載

同理也可導(dǎo)出兩臺容量相同、技術(shù)參數(shù)不同的變壓器在并列運(yùn)行時(shí)，一臺運(yùn)行與兩臺并列運(yùn)行間的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載。設(shè)單臺變壓器為A運(yùn)行，兩臺變壓器為A、B并列運(yùn)行，其臨界負(fù)載為：

實(shí)際負(fù)載SSLP時(shí)，應(yīng)A、B變壓器并列運(yùn)行。

當(dāng)變壓器容量相同、技術(shù)參數(shù)也相同時(shí)，N臺與N+1臺的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載為：

2.3 變壓器的有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)

變壓器的有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)為：

由上式可知，當(dāng)變壓器負(fù)載產(chǎn)生的銅耗等于鐵耗時(shí)，效率最高。

2.4 變壓器“大馬拉小車”的科學(xué)判定式

GB/T 13462-1992《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》給出了變壓器“大馬拉小車”的科學(xué)判定式，即變壓器“大馬拉小車”的臨界負(fù)載系數(shù)為：

3 變壓器節(jié)能降耗的現(xiàn)實(shí)措施與節(jié)能效果

3.1 優(yōu)選變壓器的容量

安太堡露天礦原煤提運(yùn)系統(tǒng)計(jì)劃設(shè)置兩臺變壓器，運(yùn)行方式為一用一備，經(jīng)常負(fù)載為7500kVA。備選方案有兩種：兩臺12500kVA變壓器（P0S=10.55kW，PkS=56.22kW）、兩臺20000kVA變壓器（P0L=15.14kW，PkL=82.57kW）。根據(jù)式（3），可得出小、大容量變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載為SLP=5470kVA，因此綜合考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及系統(tǒng)擴(kuò)容可能，宜選用大容量變壓器運(yùn)行。更換后，變壓器的空載損耗比原變壓器多4.59kW，但負(fù)載損耗比原變壓器少8.63kW，總損耗比原變壓器少4.04kW，全年綜合電能節(jié)約3.49萬度。

安家?guī)X露天礦辦公樓計(jì)劃設(shè)置兩臺變壓器，經(jīng)常負(fù)載分別為258kVA、292kVA，兩臺變壓器分列運(yùn)行。備選方案有兩種：兩臺315kVA變壓器（P0S=0.97kW，PkS=5.42kW）、兩臺630kVA變壓器（P0L=1.61kW，PkL=8.96kW）。根據(jù)式（3），可得出小、大容量變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載為SLP=142kVA，因此宜選用大容量變壓器運(yùn)行。更換后，兩臺變壓器的空載損耗均比原變壓器多0.64kW，但負(fù)載損耗分別比原變壓器少2.14kW、2.74kW，總損耗比原變壓器少3.6kW，全年綜合電能節(jié)約3.11萬度。

3.2 優(yōu)選變壓器的運(yùn)行方式

安太堡110kV變電站有三臺40000kVA變壓器（P0S=29.1kW，PkS=143.5kW），經(jīng)常負(fù)載為64000kVA。原有運(yùn)行方式為兩用一備，兩臺在用變壓器負(fù)載分別為31000kVA、33000kVA。根據(jù)式（5），可得出兩臺與三臺變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載為SLP=44122kVA，因此宜將三臺變壓器均投入運(yùn)行，一臺分列運(yùn)行，兩臺并列運(yùn)行，負(fù)載分別為22000kVA、21000kVA、21000kVA。優(yōu)選運(yùn)行方式后，該站變壓器的總損耗由183.86kW降低到122.51kW，全年綜合電能節(jié)約53.74萬度。

3.3 優(yōu)化變壓器的負(fù)載分配

安家?guī)X露天礦現(xiàn)有四種變壓器供坑下設(shè)備用電，容量分別為5000kVA、

6300kVA、8000kVA、10000kVA。各種變壓器的參數(shù)、經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)與臨界負(fù)載系數(shù)如表1、表2所示。負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化分配前，各變壓器所帶負(fù)載不均勻，存在“大馬拉小車、小馬拉大車”等現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)參照各種變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)與臨界負(fù)載系數(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況優(yōu)化負(fù)載分配。

根據(jù)表1、表2數(shù)據(jù)，優(yōu)化變壓器的負(fù)載分配后，該露天礦總功率損耗由278.1kW減少為247.1kW，降低31kW，全年綜合電能節(jié)約26.79萬度。

3.4 加速老舊變壓器的更新?lián)Q代

安家?guī)X材料部原有一臺S7型800kVA變壓器（P0S=2.65kW，PkS=11.98kW），經(jīng)常負(fù)載為535kVA?，F(xiàn)更換為一臺SBH15型800kVA變壓器（P0L=0.34kW，PkL=8.93kW）。更換后，變壓器的空載損耗比原變壓器少2.31kW，負(fù)載損耗比原變壓器少1.37kW，總損耗比原變壓器少3.68kW，全年綜合電能節(jié)約3.18萬度。

4 結(jié)束語

平朔礦區(qū)變壓器能耗大幅降低，整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有了較大提升，為企業(yè)節(jié)約了大量電能，對企業(yè)和社會都有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]路文梅，李鐵玲.電機(jī)學(xué)（第一版）[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務(wù)中心.變壓器能效與節(jié)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.