海口磷業(yè)供電系統(tǒng)現(xiàn)狀研究及增容整合可行性研究

楊體賽

摘 ?要：?？诹讟I(yè)有限公司（原三環(huán)化工）于2015年10月成立，通過引進以色列化工的先進生產(chǎn)管理和工藝技術，生產(chǎn)工藝和裝備逐年改造和新增，預計三環(huán)化工110KV變電站供電負荷將在2021年達到58MW，超過變電站50MW的供電容量。三環(huán)化工110KV變電站投產(chǎn)較早，目前3C110KV兩臺主變存在不平衡，負荷分布不均勻，為消除 2 臺變壓器不平衡，改進站內(nèi)超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性以及為未來發(fā)展創(chuàng)造條件，急需增容以滿足公司未來的發(fā)展。

關鍵詞：供電現(xiàn)狀調研;供電系統(tǒng)增容;供電系統(tǒng)優(yōu)化整合

1 概述

1.1 供電現(xiàn)狀調查

中以合資企業(yè)云南磷化集團?？诹讟I(yè)有限公司（YunNan Phosphate HaiKouCO.，LTD 簡稱YPH或海口磷業(yè)），YPH供電系統(tǒng)主要由3C110KV變電站、浮選廠35KV變電站、礦山35KV變電站構成，各供電系統(tǒng)相對獨立，略有互補。公司近兩年發(fā)展規(guī)劃較快，負荷增加較多，各供電系統(tǒng)均出現(xiàn)供電缺口風險，加之新裝置投運后，蒸汽平衡沒有更多富裕蒸汽發(fā)電，2020年發(fā)電量將從1.15億kW.h降到7200萬kW.h，屆時供電系統(tǒng)供電安全、供電系統(tǒng)損耗、主變運行風險將大幅增加。

YPH3C110kV變電站是原云南三環(huán)化工有限公司12 萬噸/年磷銨擴建項目的配套供電項目，設計規(guī)模為110kV進線兩回，主變?nèi)萘繛?×25MVA（110/6kV）。該變電站于 2001年4月13日投入1號變運行，2號變于2003年7月14 日投入運行。2019年自發(fā)電量 1.15 億kW.h，2019 年外購電量 2.08 億kWh，總用電量為 3.23 億kW.h。預計近2-3年新增用電負荷 16MW，預計到2021 年化工區(qū)供電總負荷將達到58MW。因原三環(huán)化工變（老站）投產(chǎn)年較早，目前3C110KV兩臺主變不平衡，負荷分布不均勻，1#主變超負荷運行成為常態(tài)（6KVⅠ段總負荷超額定電流2291A），經(jīng)統(tǒng)計2019年1#變壓器超負荷運行時間為 205h，2#變壓器超負荷運行時間為 5h。無法保證單臺主變供電，為消除 2 臺變壓器不平衡，改進站內(nèi)超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性以及為未來發(fā)展創(chuàng)造條件，急需增容來改變現(xiàn)狀以及滿足公司未來發(fā)展需求。研究方向為：將 2 臺 25MVA主變更換為 2 臺容量為 50MVA的主變。

YPH還有兩座 35kV變電站由其它 110kV變電站供電。其中：浮選廠35kV變電站目前是由三環(huán)中化化肥公司（110kV三環(huán)中化變）采用 35kV架空線雙回路供給，主變?nèi)萘繛?2×8MVA;該總變電所的電氣主接線為二回35kV進線，2臺主變，單母線分段;6kV側采用單母線分段。主變選用三相油浸自冷銅線雙繞組有載調壓變壓器SZ10-8000/35 ?8000kVA ?35/6.3kV。目前Ⅰ段母線上負荷大約為4546 kVA，Ⅱ段母線上負荷大約為5153 kVA，功率因數(shù)平均為0.924，現(xiàn)有總負荷為9699 kVA。假如浮選廠有一臺變壓器或線路出故障的情況下，就滿足不了兩套浮選裝置的生產(chǎn)需求。根據(jù)公司發(fā)展規(guī)劃，預計2020-2021年浮選項目擴容技改，新增用電負荷總安裝容量為8194kW，工作容量為6906kW，按需要系數(shù)法計算，折算至6kV側的計算負荷如下：

有功功率 ? ?Pjs=5236kW

無功功率 ? ?Qjs=216kvar

視在功率 ? ?Sjs=5240kVA

年耗電量 ? ?Wn=28464MWh

浮選廠擴能后總有功負荷將達到13587kW，總無功3724kvar，視在功率為14295kVA，變壓器負荷率將達到90%，需要考慮不能滿足二級負荷供電要求和長期運行變壓器發(fā)熱風險。研究方向為：將兩臺8000kVA的變壓器更換為兩臺16000kVA的變壓器，并對母排等相關設施進行改造，以滿足本次擴能的供電需求。另外，還需核算35/6.3kV變電所的進線電源供電能力是否滿足要求。

礦山35kV變電站是由 110kV?？谧冸娬驹屏?35kV-Ⅱ回線供給，主變?nèi)萘繛?1×4MVA。礦山35kV變電站現(xiàn)有兩臺變壓器，一用一備。在用變壓器4000KV.A;冷備用變壓器3150KV.A， 目前平均負荷運行在2000KW，有一定的富裕量。

1.2 供電風險評估

1.2.1 現(xiàn)狀

目前3C110KV兩臺主變負荷分布不均衡，均存在超負荷運行情況，2019 年 12 月，海口磷業(yè)有限公司建成食品級磷酸項目，供電負荷增加，變壓器超負荷情況更加嚴重。到 2021 年預計新增用電負荷 16MW，總負荷為58MW。此外，原 110kV 變電站的兩臺變壓器為戶外布置，變電站周圍的腐蝕性氣體和粉塵對變壓器造成腐蝕，變壓器檢修周期短，影響變電站長期穩(wěn)定運行。

1.2.2 改造必要性

滿足負荷發(fā)展需要、消除 2 臺主變不平衡。

根據(jù)資料，經(jīng)統(tǒng)計 2019 年I 回變壓器超總負荷時間為 205h， II 回變壓器超總負荷時間為 5h，危及公司供電安全，公司 2019 年 12 月建成食品級磷酸項目，將導致供電負荷增加，變壓器超負荷情況更嚴重。

由于 3C110kV的2 臺主變不平衡，負荷分布不均勻，1#主變超負荷運行，無法保證單臺主變供電，為消除 2 臺變壓器不平衡，改進站內(nèi)超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性，以及考慮到公司未來發(fā)展規(guī)劃中新建裝置的用電負荷需求，預計新增用電負荷 16MW，2021 年總負荷為 58MW。急需增容來改變現(xiàn)狀以及滿足公司未來發(fā)展需求。

1.2.3 解決方案

為改進3C110KV變電站超負荷運行的安全隱患問題，確保供電能力、供電可靠性以及為未來發(fā)展創(chuàng)造條件，急需增容來改變現(xiàn)狀以及滿足公司未來發(fā)展需求。故需將現(xiàn)狀 2 臺 25MVA 主變更換為 2 臺容量為 50MVA 的主變，在原變電站旁邊新建一個 110kV 變電站。

為使得3C110KV變電站（新站）施工期間不影響原變電站（老站）供電并縮短負荷轉移的時間，新站址距離老站址 80m 左右，待新站建成后， 老站的負荷逐漸轉移至新站，最終老站退出運行。

綜合公司供電系統(tǒng)現(xiàn)狀，建議公司統(tǒng)籌考慮新建110KV總降后，可將現(xiàn)110KV、礦山35KV、浮選35KV三個變電站全部整合成一個供電系統(tǒng)，徹底解決目前存在的供電風險，降低供電成本和管理難度。

1.2.4 站址介紹

站址位于云南省昆明市西山區(qū)?？阪?zhèn)白塔村云南磷化集團海口磷業(yè)有限公司內(nèi)，距原三環(huán)化工變（老站）約 80m左右，距離昆明約 55km，交通便利。場地屬舊房拆除地，現(xiàn)有場地地勢平坦，大部分為混凝土地面。

2 ?？诹讟I(yè)供電系統(tǒng)增容整合的可行性

2.1 公司所在地電力系統(tǒng)現(xiàn)狀調查

2.1.1 昆明市西山區(qū)用電現(xiàn)狀

2018 年西山區(qū)用電最大負荷為 744MW，全社會用電量為 37 億kWh。

2.1.2 昆明市西山區(qū)電源現(xiàn)狀

截至 2018 年底，西山區(qū)電源裝機總容量 34.88MW，其中，水電裝機容量 10.88MW，火電裝機容量 24MW。

2.1.3 近區(qū)接入點存在的問題

此方案近區(qū)除 220kV 樟木箐變有 2 個 110kV 出線間隔、110kV 二街變剩余1回出線間隔外，其余的 220kV 馬鞍山、220kV 權甫、220kV 溫泉、220kV長坡、220kV 車家璧變電站都沒有 110kV 出線間隔，不能滿足本方案接入要求。即本方案周圍接入系統(tǒng)條件有限，近區(qū) 110kV 出線間隔資源極為緊張，距離較遠且投資較大。

2.1.4 可行性分析

綜上所述，3C110kV 變電站增容改建不改變馬鞍山變電站的負荷結構，在供電能力范圍，滿足中華人民共和國行業(yè)標準HG/T20664-1999《化工企業(yè)供電設計技術規(guī)定》中相關規(guī)定。

35kV 浮選廠仍由中化化肥變采用 2 回 35kV 線路供電。35kV 礦山變?nèi)杂?110kV 海口變采用 1 回 35kV 線路（云磷 35kV-Ⅱ 回）供電。 待公司將110KV變電站增容改造后，逐步將 35kV 浮選廠至 110kV 三環(huán)化工新建站供電。因此，3C110kV 變（新站址）35kV 側預留浮選廠方向 2 回，待將來逐步將浮選廠至三環(huán)化工新建站供電，備用 2 回。兼顧現(xiàn)有用戶的用電需求，也兼顧了未來負荷的發(fā)展需要。

2.2 建議改造方案

2.2.1 變電部分

2.2.1.1 主變壓器：

終期 2×50MVA，本期 2×50MVA，三相三繞組有載調壓變壓器，額定分接頭：110±8×1.25%/37±2×2.5%/6kV，50/50/50MVA， 接線組別 YN，yn， d11。

2.2.1.2 各電壓等級出線：

110kV配電裝置采用內(nèi)橋接線型式，最終 2 回，本期出線 2 回，分別至220kV馬鞍山變110kV 馬中三線（I 回） 和 110kV 馬鹽中三線（II 回） 。

35kV配電裝置采用單母分段接線型式，最終出線 4 回，本期出線 2 回，即至浮選廠 2 回，備用 2 回。

6kV 配電裝置采用單母分段接線型式，最終出線 30 回，本期出線 21 回，分別至B1 原總降開關所 2 回、B2 磷酸開關所 2 回、B3 濕磨Ⅰ系列開關所 2 回、B4 開關所 2 回、B5 循環(huán)水開關所 2 回、B6 濕磨Ⅱ系列開關所 2 回、B8 萃取Ⅳ系列開關所 2 回、美盛開關所 2 回、精制磷酸裝置 2 回、MAP裝置 1 回、食品酸裝置 2 回，備用 9 回。

2.2.1.3 無功補償

110kV 海口磷業(yè)新建變電站每臺主變下最終裝設 2 組無功補償設備，共 4 組無功補償設備。本期每臺主變下各裝設 1 組 5Mvar 電容器，共裝設 2×5Mvar 電容器組。

2.2.1.4 中性點接地方式

110kV ?？诹讟I(yè)新建變 35kV 側中性點不裝設消弧線圈裝置，采用不接地方式;6kV 側中性點采用小電阻接地方式。

2.2.2 線路部分

2.2.2.1 35KV線路部分

新建 2 回 35kV 架空線路，起于 3C110kV 變電站，迄于 35kV 浮選廠 1、2 回線 11 號塔（同塔雙回），與原 35kV 浮選廠 1、2 回線搭接。新建線路采用同塔雙回架設，兩回線路導線均采用 JL/G1A-150/25，全線采用自立式角鋼塔架設，推薦路徑（紅色）總長度約 3.0km（雙回同塔架設）。

2.2.2.2 110kV線路部分

由于220kV馬鞍山變已無間隔，且為保障鹽化公司主供線路（110kV馬鹽I回線）不停電，本方案擬定為110kV馬鹽中三線與110kV馬鹽II回線T接點至110kV馬鹽II回線1號塔處，并將T接點前，110kV馬鹽II回線1號塔至220kV馬鞍山變龍門架段線路導線更換為2×JL/G1A-240/30（下圖中綠線部分），隨后將線路從T接點處沿新建線路通道引接至原110kV馬鹽中三線1號塔附近與110kV馬鹽中三線搭接（下圖中紅線部分），拆除原110kV馬鹽中三線1、2號塔之間導線。新建線路長度約600m，導線型號與原線路一致，采用JL/G1A-240/30。（注：由于施工期間110kV馬鹽I回線不停電，不具備拆除條件，故原110kV馬鹽II回線3號塔T接點至三環(huán)化工變方向1號塔及T接導線保留，并將鐵塔用拉線固定，待具備拆除條件后拆除。）詳見圖2.3。

拆除原 110kV 馬中三線（I 回）19、20 號塔，將導線沿新建鐵塔接入 110kV 三環(huán)化工變，新建鐵塔兩基，新建線路全長約 200 米，導線型號與原線路一致，采用JL/G1A-240/30。

拆除原 110kV 馬鹽中三線（II 回）21、22 號塔，將導線沿新建鐵塔接入 110kV 三環(huán)化工變，新建鐵塔兩基，新建線路全長約 200 米，導線型號與原線路一致，采用JL/G1A-240/30。

2.2.3 主要結論

2.2.3.1 系統(tǒng)部分

新建 110kV三環(huán)化工變電站，同時新建 2 回線路，1 回至馬鞍山變、1 回“T”接馬鞍山至鹽化廠1#塔線路。

2.2.3.2 變電部分

110kV 配電裝置采用戶內(nèi) GIS 單列布置;35kV 采用 KGN 型開關柜戶內(nèi)單列布置，電纜進線，出線經(jīng)電纜半層用沿電纜溝敷設后轉架空線;6kV 采用 KYN 型開關柜戶內(nèi)雙列布置，半絕緣銅管母線進線，出線經(jīng)電纜半層用電纜沿架空電纜橋架敷設至電纜對接箱后，與云南磷化集團?？诹讟I(yè)有限公司原3C變（老站）內(nèi) 6kV 饋線電纜可靠連接。

2.2.3.3 線路部分

原3C變（老站）改接至 110kV 新站的新建出線導線截面均采用240mm2，其余線路沿用老站原線路導線不變。本期 35kV 浮選廠至 110kV 新站 2 回出線導線截面均采用 150mm2。

2.2.3.4 需要考慮的其它因素

本方案需要拆除現(xiàn)有場地上的兩棟建筑物，一棟是備用發(fā)電機房，一棟是原 35kV 主變壓器室，目前現(xiàn)場不具備進場打鉆條件。本階段地質部分內(nèi)容是根據(jù)現(xiàn)場情況及參考原 110kV 總降變地勘報告做出的，待本方案經(jīng)公司推動可研及正式立項具備實施條件后，再一步進行完善。

35kV 浮選廠線路改造需要與三環(huán)中化明確資產(chǎn)劃分及負荷轉移時再實施。

3C110KV變電站增容后，涉及云南海口磷業(yè)有限公司、昆明云能化工有限公司、云南三環(huán)中化化肥有限公司三家的負荷分配問題，依舊執(zhí)行三方于 2018 年簽訂的《用電負荷控制及線路運行維護協(xié)議》， 增容部分屬于云南磷化集團海口磷業(yè)有限公司。

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