王新娣，李傳紀(jì)，賀繼鑫，王春芹，鞠福道

前言

山東鋼鐵萊蕪分公司能源動力廠電氣車間管轄老區(qū)、銀前區(qū)域發(fā)配電系統(tǒng)，主要擔(dān)負(fù)著股份煉鐵生產(chǎn)線及老區(qū)、銀前區(qū)廠內(nèi)供電任務(wù)，同時承擔(dān)5臺汽輪發(fā)電機(jī)和6臺TRT發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電任務(wù)，在日常生產(chǎn)過程中除了保證安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)外，還要保證發(fā)配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，因此需要針對提高發(fā)配電安全性、經(jīng)濟(jì)性兩方面開展技術(shù)攻關(guān)。

1　存在問題及分析

1.1　傳統(tǒng)的運(yùn)行方式調(diào)整理念影響經(jīng)濟(jì)性提升

傳統(tǒng)的發(fā)配電系統(tǒng)運(yùn)行以安全供電為主，主要是更側(cè)重運(yùn)行的安全性，頻繁地調(diào)整運(yùn)行方式容易造成停電事故，發(fā)配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的提升是靠犧牲供電安全性為代價，運(yùn)行方式調(diào)整主動性不強(qiáng)。

1.2　老系統(tǒng)廠變運(yùn)行未達(dá)到最優(yōu)配置

隨著老系統(tǒng)小容量落后設(shè)備的逐步淘汰，低壓設(shè)備用電運(yùn)行2臺廠變即可滿足安全生產(chǎn)需要，但是選擇運(yùn)行哪2臺廠變的過程中存在一定的隨意性。通過對老系統(tǒng)1#～6#廠變運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行詳細(xì)的理論計算，發(fā)現(xiàn)各臺廠變運(yùn)行過程中自身綜合功率損耗存在較大差異，因此選擇哪2臺廠變運(yùn)行必須要有所側(cè)重。

1.3　母線電壓波動頻繁

由于各臺發(fā)電機(jī)組負(fù)荷頻繁調(diào)整，特別是1#、2#12 MW發(fā)電機(jī)作為調(diào)整機(jī)組，機(jī)組起停隨機(jī)性較大，當(dāng)發(fā)電機(jī)組大幅減負(fù)荷或者停機(jī)時，對應(yīng)的母線電壓大幅降低，最低時降到5.7 kV以下，而在機(jī)組負(fù)荷大幅增加的情況下，母線電壓隨之大幅升高，最高升高到6.5 kV以上。由設(shè)備功率損耗計算公式：可以看出，母線電壓對功率損耗有直接影響：

（1）當(dāng)母線電壓過低，導(dǎo)致式中分母減小，設(shè)備運(yùn)行功率損耗增加；

（2）當(dāng)母線電壓升高，設(shè)備運(yùn)行功率損耗隨之減小，但是，過高的母線電壓會加速在運(yùn)設(shè)備絕緣裂化。

由此可見，母線電壓控制水平直接關(guān)系發(fā)配電系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性。

2　技術(shù)優(yōu)化措施

2.1　建立不同風(fēng)險等級下運(yùn)行方式調(diào)整模型

按照銀電進(jìn)線、發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況將各變電站運(yùn)行方式進(jìn)行風(fēng)險等級劃分，在不同風(fēng)險等級下，本著最大限度就地消耗發(fā)電負(fù)荷，降低轉(zhuǎn)供電過程中電能損耗的原則，共計提出22種生產(chǎn)組織模型，提高轄區(qū)發(fā)配電系統(tǒng)運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性，表1為1#35 kV變電站12種生產(chǎn)組織模型。

表1　1#35 kV變電站不同運(yùn)行方式下精益生產(chǎn)組織模型

2.2　建立“廠變兩兩配對”經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型

2.2.1廠變運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

（1）計算過程：1#、2#、3#、6#廠變參數(shù)：

容量SN=1600 kVA

空載損耗P0=2.4 kW

負(fù)載損耗 PK=14.48 kW、I0%=0.5%、UK%=4.39%。

有功損耗：ΔP=P0＋KT×β2×PK=11 kW

無功損耗：ΔQ=Q0＋KT×β2×QK=49.48 kvar

單臺廠變運(yùn)行每小時綜合功率損耗：

ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ=11+0.1×49.48=15.95 kW

單臺廠變每年運(yùn)行自身損耗電費(fèi)支出：

15.95kW×8760 h×0.6元/kW·h=83833元

（2）4#、5#廠變參數(shù)：

容量SN=2000 kVA

空載損耗P0=3.73 kW

負(fù)載損耗PK=15.3 kW、I0%=1.2%、UK%=6%。

有功損耗：ΔP＝P0＋KT×β2×PK=12.77 kW

無功損耗：ΔQ＝Q0＋KT×β2×QK==94.9 kvar

單臺廠變運(yùn)行每小時綜合功率損耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ=12.77+0.1×94.9=22.26 kW

單臺廠變每年運(yùn)行自身損耗電費(fèi)支出：22.26 kW×8760 h×0.6元/kW·h=116998元

（3）計算結(jié)果：通過上述計算得出以下結(jié)論：單臺運(yùn)行 1#、2#、3#、6#廠變可比單臺運(yùn)行 4#、5#廠變自身電能消耗費(fèi)用減少39.6%，由此可見1#、2#、3#、6#廠變運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高，需要有限選擇 1#、2#、3#、6#廠變運(yùn)行，見圖1。

圖1　廠變運(yùn)行方式費(fèi)用比例圖

2.2.2廠變運(yùn)行模式確定依據(jù)

根據(jù)1#～6#廠變400 V電源歸屬6 kV電源，6 kV電源歸屬35 kV電源情況，制定出4種廠變兩兩配對運(yùn)行模型，1#、2#廠變配對運(yùn)行；2#、3#廠變配對運(yùn)行；3#、6#廠變配對運(yùn)行；1#、6#廠變配對運(yùn)行，4#、5#廠變長期處于熱備用狀態(tài)。

2.2.3廠變兩兩配對經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型（見圖2）試驗(yàn)，確保設(shè)備完好性。

圖2　廠變兩兩配對經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型圖

2.3　建立三段母線電壓精準(zhǔn)控制模型

確定出母線電壓最優(yōu)區(qū)間為6～6.3 kV（10～10.5 kV）之間，將母線電壓水平分三階段進(jìn)行精準(zhǔn)控制，具體如表2、表3，通過調(diào)整主變分接開關(guān)位置、發(fā)電機(jī)無功功率的措施，精準(zhǔn)控制母線電壓。

2.2.4廠變配對運(yùn)行模型調(diào)整規(guī)定

（1）正常運(yùn)行情況下，4種廠變配對運(yùn)行方式每季度調(diào)整一次。

（2）4#、5#廠變在每年春、秋兩季電氣清掃過程中進(jìn)行短期投運(yùn)，待其他廠變清掃完畢后及時退出運(yùn)行。

（3）定期對處于備用狀態(tài)的廠變進(jìn)行相關(guān)電氣

表2　10 kV母線電壓精準(zhǔn)控制模型要求

3　效果分析

通過分析發(fā)配電系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性提升要求實(shí)施了一系列技術(shù)優(yōu)化措施達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)：

（1）廠變運(yùn)行運(yùn)行方式達(dá)到最優(yōu)配置

1#35 kV變電站按照4種廠變配對方式運(yùn)行，年廠變運(yùn)行節(jié)約電能損耗帶來的經(jīng)濟(jì)效益6萬余元。

表3　6 kV母線電壓精準(zhǔn)控制模型要求

（2）推行不同風(fēng)險等級下運(yùn)行方式調(diào)整模型，使崗位人員事故應(yīng)急處理有據(jù)可依，達(dá)到又快又準(zhǔn)指導(dǎo)生產(chǎn)目標(biāo)。

（3）在保證設(shè)備安全運(yùn)行前提下，有效降低設(shè)備運(yùn)行損耗。