摘要：本文針對(duì)塑膠公司配電系統(tǒng)存在的變壓器負(fù)載率高、低壓配電線路供電半徑長(zhǎng)等問(wèn)題，分析了該企業(yè)存在較大節(jié)電降損空間，提出了相應(yīng)的解決方案，對(duì)用電客戶具有非常實(shí)用的參考價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)，降損空間，解決方案
　　1概述
　　鶴壁飛鶴股份有限公司是國(guó)內(nèi)規(guī)模較大的以生產(chǎn)工礦膠靴為主的知名企業(yè)，以“飛鶴牌”商標(biāo)著稱同行業(yè)市場(chǎng)，目前有四條國(guó)內(nèi)先進(jìn)的膠靴生產(chǎn)線，年產(chǎn)膠靴600多萬(wàn)雙，年用電量約500多萬(wàn)kw.h。旗下有塑膠公司、反光材料公司和安全玻璃公司，其中塑膠公司是其核心企業(yè)，用電負(fù)荷最多、年用電量最大。
　　電力能源是塑膠公司主要生產(chǎn)成本之一，節(jié)約電能、減少電力損耗是降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。該公司10kV配電站位于企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)東側(cè)，有一臺(tái)S9―1250kVA變壓器從東側(cè)向西有七個(gè)分路向負(fù)荷中心的各個(gè)車間配電點(diǎn)供電，供電直線距離約120米，低壓配電線路主干線長(zhǎng)度170米。正常生產(chǎn)情況下，供電負(fù)荷較為平穩(wěn)，變壓器低壓側(cè)電流均在1600A左右，近階段沒(méi)有擴(kuò)大再生產(chǎn)規(guī)劃。根據(jù)這些情況，作為“電保姆”的龍?jiān)措娏ξ飿I(yè)公司人員，主動(dòng)對(duì)該公司配電系統(tǒng)的降損節(jié)能潛力進(jìn)行了科學(xué)地診斷分析，以解決配電站變壓器是否在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、若把配電站遷移至負(fù)荷中心位置能夠降低多少線損等問(wèn)題。
　　2用電量及負(fù)荷調(diào)查
　　2.1用電量調(diào)查
　　通過(guò)電能量采集系統(tǒng)可以得到，2009年1-10月塑膠公司用電量情況，如下表1所示。
　　表12009年1-10月用電量表

　　2.2用電設(shè)備容量及配電線路情況調(diào)查
　　公司配電站各分路所帶車間主要設(shè)備電機(jī)容量及配電主干線路情況如下表2所示。
　　表2各分路用電設(shè)備容量及配電主干線路情況調(diào)查表
　
　　2.3負(fù)載率調(diào)查
　　負(fù)載率是指實(shí)際運(yùn)行電流與變壓器額定電流的百分比。配電站變壓器S9―1250kVA低壓側(cè)額定電流為1800A，下面根據(jù)2009年9月份日電量數(shù)據(jù)，進(jìn)行變壓器平均電流計(jì)算，進(jìn)而得到日平均負(fù)載率，結(jié)果如下圖1中所示最上方β1曲線（公司能夠做到車間就地?zé)o功補(bǔ)償，變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)cos長(zhǎng)期在0.95左右）：
　　
　　圖12009年9月日負(fù)載率曲線圖
　　由以上圖可見(jiàn)，多數(shù)時(shí)日（9月份有20天）負(fù)載率在100%~112%之間，個(gè)別時(shí)日（9月份有8天）負(fù)載率在10%以下。
　　3變壓器運(yùn)行狀況分析
　　3.1配電站變壓器S9―1250kVA損耗率特性
　　配電所變壓器均為S9-1250型，其空載損耗為1.95千瓦，負(fù)載損耗為12千瓦。負(fù)荷與損耗率之間的函數(shù)關(guān)系為：
　　式中，S為變壓器實(shí)際運(yùn)行容量，Se為變壓器額定容量，△P0為空載損耗，△Pd為負(fù)載損耗，cos為功率因數(shù)，△P%為配變損耗率。
　　根據(jù)變壓器技術(shù)參數(shù)，可以做出S9―1250kVA變壓器運(yùn)行損耗率隨負(fù)荷變化規(guī)律曲線如下曲線圖中最上方曲線所示（圖2）：
　　
　　
　　圖2S9―1250S11―1250S11―800變壓器損耗率特性曲線
　　圖中，橫坐標(biāo)為變壓器負(fù)載率（%），縱坐標(biāo)為變壓器理論損耗率（%）。
　　根據(jù)《電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》GB/T13462-2008標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合S9-1250型變壓器損耗率特性曲線，若負(fù)載率β=S/Se,則：
　　（1）最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：β為75%Se時(shí)，所對(duì)應(yīng)的損耗率區(qū)間，為最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，即：（27%≤β≤75%）Se。損耗率范圍為0.81%--0.98%。
　　（2）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：75%Se＜β≤100%Se或17%Se≤β＜27%Se時(shí)，所對(duì)應(yīng)的損耗率區(qū)間，為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。損耗率范圍為0.99%--1.17%。
　　（3）非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)：100%Se＜β≤120%Se或0≤β＜17%Se時(shí)，所對(duì)應(yīng)的損耗率區(qū)間，為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。損耗率范圍為1.18%--3.5%。
　　3.2飛鶴配電站變壓器S9―1250kVA經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析
　　根據(jù)圖1可知，多數(shù)時(shí)日（9月份有20天）負(fù)載率在100%~112%之間，個(gè)別時(shí)日（9月份有8天）負(fù)載率在10%以下。對(duì)照?qǐng)D2變壓器損耗率特性曲線，可以得出如下結(jié)論：
　　配電站變壓器S9―1250kVA長(zhǎng)期處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，損耗率范圍為1.18%--3.5%。
　　3.3變壓器年損耗電量
　　年損耗率按照平均較低水平1.33%計(jì)算，根據(jù)2009年度1-9月份用電量，2009年全年用電量預(yù)計(jì)有462萬(wàn)kw.h，那么2009年配電站變壓器損耗電量至少為6.1萬(wàn)kw.h。
　　4變壓器高損耗率解決方案
　　4.1新增一臺(tái)S11―1250變壓器，平均分配原來(lái)配電站一臺(tái)變負(fù)荷
　　（1）S11―1250kVA變壓器損耗率特性
　　配電所變壓器均為S11-1250型，其空載損耗為1.365千瓦，負(fù)載損耗為12千瓦。其變壓器損耗率特性曲線圖2中最下方曲線所示。由圖可見(jiàn)，S11―1250變壓器比S9―1250變壓器損耗率低，降低損耗率范圍0.45~0.99，最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)降低范圍為0.07~0.16。
　　（2）新增S11―1250變壓器后，原來(lái)一臺(tái)變壓器負(fù)載率β1，變成了兩臺(tái)變壓器均衡負(fù)荷后的負(fù)載率β2，如圖1三條曲線中間曲線所示。
　　（3）經(jīng)濟(jì)性分析
　　從上圖1可見(jiàn)，新增變壓器后，多數(shù)時(shí)日（9月份有20天）負(fù)載率在27%~60%之間，個(gè)別時(shí)日（9月份有6天）負(fù)載率在10%以下。即兩臺(tái)變壓器將長(zhǎng)期處于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，對(duì)于S9―1250變壓器，其損耗率范圍為：0.81%--0.98%，平均0.89%；對(duì)于S11―1250，其損耗率范圍為：變壓器0.69%--0.87%，平均0.78%。
　　年損耗率與一臺(tái)變壓器運(yùn)行的1.33%相比，可分別下降0.44和0.55個(gè)百分點(diǎn)，按照2009年全年用電量預(yù)計(jì)有462萬(wàn)kw.h，那么2009年度，配電站變壓器損耗電量至少可降低2.29萬(wàn)kw.h。
　　4.2新增一臺(tái)S11―800變壓器，均衡分擔(dān)原來(lái)配電站一臺(tái)變負(fù)荷
　　按照均衡分配負(fù)荷原則，原來(lái)S9―1250變壓器分擔(dān)配電站總負(fù)荷的61%，新增S11―800變壓器分擔(dān)配電站總負(fù)荷的39%。重新分配負(fù)荷后的負(fù)載率曲線為圖1中最下方所示β3曲線。
　　從上圖2和圖1比較可見(jiàn)，對(duì)于S9―1250變壓器，此時(shí)負(fù)載率發(fā)生了較大變化，多數(shù)時(shí)日負(fù)載率在27%~68%之間，個(gè)別時(shí)日負(fù)載率在10%以下；對(duì)于S11―800變壓器，此時(shí)的負(fù)載率，多數(shù)時(shí)日負(fù)載率在27%~44%之間，個(gè)別時(shí)日負(fù)載率在10%以下；即兩臺(tái)變壓器將長(zhǎng)期處于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，對(duì)于S9―1250變壓器，其損耗率范圍為：0.81%--0.98%，平均0.89%；對(duì)于S11―800，其損耗率范圍為：變壓器0.72%--0.88%，平均0.8%。
　　年損耗率比一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的1.33%相比，可分別下降0.44和0.55個(gè)百分點(diǎn)，按照2009年全年用電量預(yù)計(jì)有462萬(wàn)kw.h，2009年配電站變壓器損耗電量至少可降低2.241萬(wàn)kw.h，比4.1方案約節(jié)電0.05萬(wàn)kw.h。
　　5配電線路主干線損耗計(jì)算
　　5.1配電站七回配電分路主干線線損率計(jì)算
　　（1）計(jì)算公式確定
　　對(duì)于配電站七回配電分路主干線線損率計(jì)算，通常采用下列低壓線路理論損耗計(jì)算通用公式：△A=N。K2。I2pj。Rdz。t×10－3
　　式中N——配電變壓器低壓側(cè)出口電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系數(shù):
　　①單相兩線制照明線路N=2；
　　②三相三線制動(dòng)力線路N=3；
　　③三相四線制混合用電線路N=3.5；
　　K——負(fù)荷曲線形狀系數(shù)，即考慮負(fù)荷曲線變化而采用的對(duì)平均電流(Ipj)的修正系數(shù)；
　　t——線路月供電時(shí)間，h；
　　Rdz——線路導(dǎo)線等值電阻，Ω。
　　（2）配電站七回配電分路線損率計(jì)算
　　查閱相關(guān)資料可知，配電站七回配電分路主干線路電阻值參數(shù)（Ω/km）分別為：185導(dǎo)線0.17；120導(dǎo)線為0.27；95導(dǎo)線0.34。
　　根據(jù)2009年9月用電量43.7萬(wàn)kw.h，計(jì)算平均日用電量為1.46萬(wàn)kw.h，平均日負(fù)荷電流為1520A。各分路電流按照設(shè)備容量均衡分配計(jì)算，功率因數(shù)cos=0.95，負(fù)荷曲線形狀系數(shù)K取1.1，依據(jù)低壓線路理論損耗通用公式計(jì)算，得到如下各分路理論線損電量表3所示。
　　表3配電站各分路日理論線損電量表

　　可以算出，配電站低壓主干線路綜合線損率為：
　　日理論線損電量/日用電量*（100%）=8.77%
　　5.2全年線損電量計(jì)算
　　低壓主干線路年損耗率按照8.77%計(jì)算，2009年全年用電量預(yù)計(jì)有462萬(wàn)kw.h，那么2009年配電站低壓主干線路損耗電量為40.53萬(wàn)kw.h。
　　6降低低壓主干線路線損率解決方案
　　6.1高壓電纜引入負(fù)荷中心
　　將現(xiàn)有配電站變壓器遷移至負(fù)荷中心，由10kV鋁芯185mm2電纜引入，全部低壓主干線路的線損節(jié)省了，此時(shí)的線路電阻值為0.029Ω，按照日負(fù)荷1460kw、日電流58A計(jì)算,高壓電纜線損率為0.05%。
　　6.2高壓電纜引入負(fù)荷中心的節(jié)電效果
　　高壓電纜引入負(fù)荷中心后，低壓線路干線將被取代，此時(shí)線路線損率主要表現(xiàn)在高壓電纜，此時(shí)原線路線損率可降低8.72%，根據(jù)2009年全年用電量預(yù)計(jì)462萬(wàn)kw.h，則2009年配電站低壓主干線路損耗電量減少為40.3萬(wàn)kw.h。
　　7結(jié)論
　　通過(guò)分析比較與計(jì)算可以看出，配電站向負(fù)荷中心遷移降損效果巨大。采用新增一臺(tái)S11―800kVA變壓器，均衡分擔(dān)原來(lái)配電站一臺(tái)S9―1250kVA變負(fù)荷，變壓器本身可降損：2.241萬(wàn)kw.h/年。將高壓電纜引入負(fù)荷中心替代低壓線路后，可降損40.3萬(wàn)kw.h/年。
　　對(duì)于大工業(yè)用戶，開(kāi)展配電系統(tǒng)節(jié)能潛力分析，采取有針對(duì)性降損措施，必將為企業(yè)帶來(lái)客觀的經(jīng)濟(jì)效益，為國(guó)家節(jié)約能源做出較大貢獻(xiàn)。
　　
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　　[4]《城網(wǎng)改造后配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析》牛迎水2006年5月《電氣世界》第五期
　　ISSN1004－9207CN11－3096／TH