供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)

云南天安化工有限公司 付歆釗

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展進步，供配電系統(tǒng)應用運行管理工作質(zhì)量受到了更多的關(guān)注，不僅要滿足質(zhì)量控制要求，還要充分落實節(jié)能節(jié)電管理機制，發(fā)揮相關(guān)技術(shù)的應用優(yōu)勢，提高系統(tǒng)運行的環(huán)保效益。

1 供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)的應用價值

近年來，工業(yè)企業(yè)逐步落實節(jié)能降耗工作，在調(diào)整企業(yè)自身組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，有效更新生產(chǎn)工藝模式，并積極落實供配電系統(tǒng)和用電設(shè)備節(jié)能節(jié)電運行技術(shù)，能有效維持行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的動力。

一方面，節(jié)電技術(shù)能針對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用電設(shè)備展開的技術(shù)處理機制，能在滿足相關(guān)應用要求的同時減少電能損耗，最大限度地提高行業(yè)經(jīng)濟化、環(huán)保化管理水平，共建穩(wěn)定且規(guī)范的環(huán)保發(fā)展路徑，從而維系節(jié)能控制的發(fā)展理念[1]。

另一方面，節(jié)電運行技術(shù)的處理和推廣，能為企業(yè)優(yōu)化資金利用率提供支持，配合穩(wěn)定的控制方案，最大限度地優(yōu)化行業(yè)資金管理水平，充分發(fā)揮節(jié)電運行技術(shù)投資少、收益高的優(yōu)勢，為行業(yè)綜合化管理工作的落實和開展提供保障。

綜上所述，供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)的應用具有重要的實踐意義。

2 供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)的作業(yè)要點

在供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)應用過程中，要結(jié)合實際應用要求落實具體作業(yè)內(nèi)容，構(gòu)建完整的控制模式和管理機制，以確保統(tǒng)一化作業(yè)質(zhì)量符合預期，更好地維系節(jié)電水平，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的雙贏。

2.1 低電壓偏差運行技術(shù)

在對配電變壓器運行狀態(tài)量進行匯總后分析，磁飽和狀態(tài)時電壓降低會使變壓器勵磁電流隨之減少。并且，若電壓出現(xiàn)下降的趨勢，那么企業(yè)內(nèi)相關(guān)設(shè)備的有功功率變化幅度較小，但是無功功率會產(chǎn)生較大波動。因此，在落實低電壓偏差運行技術(shù)的過程中，要對技術(shù)應用條件和電壓調(diào)整控制范圍予以集中管理，在維持供電電壓穩(wěn)定狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將電壓波動控制在較小的范圍內(nèi)。比如，若電壓波動維持在10%左右，那么用電設(shè)備的終端電壓偏差要進行整定處理，數(shù)值控制在+0%～-1%；若是電壓波動維持在5%左右，則用電設(shè)備終端電壓偏差要控制在+0%～-2%。

2.2 變壓器運行技術(shù)

對于供配電系統(tǒng)用電設(shè)備節(jié)電工作而言，變壓器的節(jié)能潛力較大。以鋼鐵廠日常工作為例，1000萬t 的鋼鐵廠的實際用電功率一般會維持在500MW，此時，變壓器實際的負載率約為50%，相應的配電變壓器容量為2000MVA，有功損耗能達到10MW，若是對其進行節(jié)能處理控制，調(diào)控變壓器的運行效率，倘若全年變壓器的實際運行時間設(shè)定為9000h，則能實現(xiàn)1800萬度電的節(jié)電量。

第一，結(jié)合實際發(fā)展需求，有效建立更加穩(wěn)定的節(jié)電管理規(guī)劃，確保節(jié)電運行控制技術(shù)方案能有序落實，更好地減少資源損耗造成的負面影響。借助高壓用電設(shè)備就能有效減少變壓器的總?cè)萘?，有效降低變壓器的損耗發(fā)生概率[2]。

表1 無功當量數(shù)值對比

結(jié)合數(shù)值對比可知，無功源距離電源越遠，對應的無功當量數(shù)值就會隨之增加，借助無功就地補償?shù)姆绞?，能有效降低線損對整個作業(yè)產(chǎn)生的影響，更好地維持良好的節(jié)能降耗處理效果，提高變壓器運行效能的同時，滿足節(jié)電處理技術(shù)的具體標準。

2.3 配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)

在供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)應用控制工作中，為了更好地維持相關(guān)作業(yè)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性和合理性，就要整合具體的技術(shù)要素，全面了解相關(guān)技術(shù)處理的可控性處理要求，保證技術(shù)應用效果滿足預期。所謂配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)，是指借助相應的手段對配電網(wǎng)的實際拓撲結(jié)構(gòu)予以升級處理，能在提升運行可靠水平的基礎(chǔ)上減少線損造成的不良影響，并進一步對負荷參數(shù)予以均衡處理，最大限度上提高供電水平和電能質(zhì)量，確保配電網(wǎng)運行系統(tǒng)能更好地維持應用狀態(tài)。

2.3.1 技術(shù)要點

一方面，重構(gòu)時處于配電網(wǎng)正常運行狀態(tài)，此時采取配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)的目標就是減少線損問題，更好地維持負荷參數(shù)的平衡，確保供電質(zhì)量能滿足應用預期。要依照潮流方程、支路電流、節(jié)電電壓等基礎(chǔ)約束條件落實相應的重構(gòu)處理措施，結(jié)合數(shù)學優(yōu)化算法、最優(yōu)流模式算法、支路交換法以及人工智能算法等手段，集中評估和分析重構(gòu)要素，在實現(xiàn)開關(guān)操作的基礎(chǔ)上，更好地維持網(wǎng)絡重構(gòu)，保證運行處理效果達到預期，有效滿足節(jié)電技術(shù)應用的實際需求[3]。

另一方面，重構(gòu)時處理配電網(wǎng)故障狀態(tài)，此時采取配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)主要是為了隔離故障源，并有效對非故障源區(qū)域進行供電恢復處理，減少大范圍停電造成的經(jīng)濟損失。依舊要關(guān)注網(wǎng)絡拓撲、繼電保護可靠性等約束條件，更好地完善具體的操作處理機制，配合故障診斷算法，就能落實完整的操作計劃，以保證重構(gòu)處理的穩(wěn)定性和合理性。

總之，配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)本身就是配電系統(tǒng)優(yōu)化處理的方式，能在提高配電系統(tǒng)安全水平的同時，維持運行管理的經(jīng)濟效益?；诖?，在使用配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)的過程中，要確保技術(shù)滿足配電網(wǎng)線饋線熱熔要求，符合變壓器容量應用管理的實際控制標準，并將供電質(zhì)量指標最佳配電網(wǎng)運行方式作為核心，建立多目標非線性混合優(yōu)化模型，從而維系配電變壓器的應用效能，更好地貼合供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)的具體控制訴求。

2.3.2 案例

以某冷軋廠配電網(wǎng)落實配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)處理機制為例，目標在于減少運行損耗，更好地維持新增負荷平衡的同時，優(yōu)化損耗控制水平。要確保配電網(wǎng)的電能運行質(zhì)量滿足國家標準規(guī)定，并將功率因數(shù)維持在0.9以上。配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

第一，在落實重構(gòu)運算處理機制的過程中，要將電壓偏差、電壓波動閃邊、諧波電壓等參數(shù)作為電能質(zhì)量指標限制的參考依據(jù)。由圖1可知，工廠內(nèi)配電網(wǎng)運行方式接通的處理體系中，存在以下運行方式。一是W1、W4、W5、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)；二是W1、W4、W6、W7、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)；三是W1、W2、W3、W5、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)；四是W1、W2、W3、W5、W6、W7處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)；五是W2、W3、W4、W6、W7、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)；六是W1、W2、W3、W6、W7、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)。

第二，濾波器的運行也有相應的組合方式。一是H3搭配H5運行；二是H3搭配H5、H7運行；三是H3搭配H5、H7、H9運行；四是H3搭配H5、H7、H9、H11運行；五是H3搭配H5、H7、H9、H11、H13運行。

第三，結(jié)合運行情況和實際需求，對不同組合變壓器負載系數(shù)、負載功率以及各個母線諧波的電壓參數(shù)、電壓偏差以及電壓波動等予以綜合分析，評估相關(guān)數(shù)值的標準性和穩(wěn)定性。

第四，依照計算結(jié)果就能獲取節(jié)點方式排序規(guī)則，只要符合電能質(zhì)量指標，且相關(guān)數(shù)值在國際限制要求范圍內(nèi)，變壓器的實際運行功率不超出0.9，就能獲取損耗情況的相關(guān)數(shù)值，優(yōu)選損耗最小的處理機制，保證最優(yōu)應用控制方案的合理性和規(guī)范性。

綜上所述，在基礎(chǔ)負載運行情況下，濾波器采取H3搭配H5的運行方式能滿足配電網(wǎng)六種運行方式的實際需求，其中，第六種運行方式，也就是W1、W2、W3、W6、W7、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)的運行方式損耗最小，能充分優(yōu)化節(jié)電效果。另外，若主變3#需要檢修，則使用W1、W2、W3、W5、W6、W7處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)的方案。若主變1#需要檢修，則使用W2、W3、W4、W6、W7、W8處于接通狀態(tài)，其余均處于斷開狀態(tài)的方案[4]。

配電網(wǎng)重構(gòu)算法不僅僅是復雜的理論體系，也是實際工程問題，為更好地發(fā)揮其應用價值，就要結(jié)合供配電系統(tǒng)的實際運行需求，確保相關(guān)計量分析內(nèi)容都能滿足規(guī)范，以保證重構(gòu)算法的應用效果滿足配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實際情況，減少損耗的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和安全效益和諧統(tǒng)一的目標。

2.4 電加熱設(shè)備配電功率曲線處理

對于供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)而言，電加熱設(shè)備的應用控制也較為重要，要結(jié)合實際情況繪制相應的參考曲線，從而評估關(guān)聯(lián)情況的具體狀態(tài)，維持計算分析的合理性和可控性。結(jié)合我國工業(yè)企業(yè)目前的發(fā)展現(xiàn)狀可知，電加熱設(shè)備的節(jié)能處理具有較大的空間，若要更好地發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，要在優(yōu)選高效電熱設(shè)備的同時，積極推進工藝體系的升級進程，利用大功率加熱設(shè)備，并對配電功率曲線予以嚴格管理，從而維持節(jié)電效果最優(yōu)化。以鋼鐵廠煉鋼操作為例。

第一，配電功率曲線，對于電加熱設(shè)備而言，熔化前期和中期將功率調(diào)節(jié)為最大輸入功率，能更好地維持熔化的效率，提高熔化速度，而在熔化后期，適當借助保護爐蓋和爐墻不受熱輻射的方式，有效減少輸入功率參數(shù)，節(jié)約能源。而在氧化處理期，前期為更好地滿足升溫作業(yè)需求，要適當升高輸入功率，氧化處理中期和后期，要采取小功率供電的方式，更好地維持運行的穩(wěn)定性，尤其是在吹氧脫碳的環(huán)節(jié)，要采取停電吹氧的方式，實現(xiàn)小功率輸出的同時節(jié)約電能。

第二，依照供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)的控制規(guī)范，在實際作業(yè)環(huán)節(jié)中落實具體內(nèi)容，保證相關(guān)信息管理的科學性，并最大限度上發(fā)揮電能的應用優(yōu)勢，減少無效率損耗造成的影響，提高協(xié)同管理的基本水平。并且，依照最佳配電功率曲線對輸入電流和電壓參數(shù)予以控制，獲取節(jié)電成效的狀態(tài)下還能延長設(shè)備的使用壽命，滿足經(jīng)濟效益的具體需求[5]。

第三，對電弧爐配電功率進行優(yōu)化處理，要結(jié)合運行狀態(tài)的不同工藝條件下電弧爐最佳配電功率曲線完成控制工作，并進一步分析定性狀態(tài)和定量狀態(tài)的對比情況，借助相應的測試數(shù)據(jù)更好地維系節(jié)電處理效果，保證控制水平能滿足預期，真正意義上落實供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)應用要求。

總而言之，供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電運行技術(shù)的應用具有重要的研究價值，要結(jié)合供配電系統(tǒng)的運行情況選取適當?shù)募夹g(shù)方案，保證技術(shù)處理環(huán)節(jié)的合理性，進一步挖掘電加熱設(shè)備、變壓器等節(jié)能潛力，并合理應用配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)方案，有效提升經(jīng)濟運行水平，為供配電系統(tǒng)與用電設(shè)備節(jié)電管理工作的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。