飞鹤公司节电潜力分析与解决方案

　　摘要：本文针对塑胶公司配电系统存在的变压器负载率高、低压配电线路供电半径长等问题，分析了该企业存在较大节电降损空间，提出了相应的解决方案，对用电客户具有非常实用的参考价值。
　　关键词：配电系统，降损空间，解决方案
　　1概述
　　鹤壁飞鹤股份有限公司是国内规模较大的以生产工矿胶靴为主的知名企业，以“飞鹤牌”商标著称同行业市场，目前有四条国内先进的胶靴生产线，年产胶靴600多万双，年用电量约500多万kw.h。旗下有塑胶公司、反光材料公司和安全玻璃公司，其中塑胶公司是其核心企业，用电负荷最多、年用电量最大。
　　电力能源是塑胶公司主要生产成本之一，节约电能、减少电力损耗是降低生产成本、提高企业经济效益的有效途径。该公司10kV配电站位于企业生产厂区东侧，有一台S9―1250kVA变压器从东侧向西有七个分路向负荷中心的各个车间配电点供电，供电直线距离约120米，低压配电线路主干线长度170米。正常生产情况下，供电负荷较为平稳，变压器低压侧电流均在1600A左右，近阶段没有扩大再生产规划。根据这些情况，作为“电保姆”的龙源电力物业公司人员，主动对该公司配电系统的降损节能潜力进行了科学地诊断分析，以解决配电站变压器是否在经济运行、若把配电站迁移至负荷中心位置能够降低多少线损等问题。
　　2用电量及负荷调查
　　2.1用电量调查
　　通过电能量采集系统可以得到，2009年1-10月塑胶公司用电量情况，如下表1所示。
　　表12009年1-10月用电量表

　　2.2用电设备容量及配电线路情况调查
　　公司配电站各分路所带车间主要设备电机容量及配电主干线路情况如下表2所示。
　　表2各分路用电设备容量及配电主干线路情况调查表
　
　　2.3负载率调查
　　负载率是指实际运行电流与变压器额定电流的百分比。配电站变压器S9―1250kVA低压侧额定电流为1800A，下面根据2009年9月份日电量数据，进行变压器平均电流计算，进而得到日平均负载率，结果如下图1中所示最上方β1曲线（公司能够做到车间就地无功补偿，变压器高压侧功率因数cos长期在0.95左右）：
　　
　　图12009年9月日负载率曲线图
　　由以上图可见，多数时日（9月份有20天）负载率在100%~112%之间，个别时日（9月份有8天）负载率在10%以下。
　　3变压器运行状况分析
　　3.1配电站变压器S9―1250kVA损耗率特性
　　配电所变压器均为S9-1250型，其空载损耗为1.95千瓦，负载损耗为12千瓦。负荷与损耗率之间的函数关系为：
　　式中，S为变压器实际运行容量，Se为变压器额定容量，△P0为空载损耗，△Pd为负载损耗，cos为功率因数，△P%为配变损耗率。
　　根据变压器技术参数，可以做出S9―1250kVA变压器运行损耗率随负荷变化规律曲线如下曲线图中最上方曲线所示（图2）：
　　
　　
　　图2S9―1250S11―1250S11―800变压器损耗率特性曲线
　　图中，横坐标为变压器负载率（%），纵坐标为变压器理论损耗率（%）。
　　根据《电力变压器经济运行》GB/T13462-2008标准：结合S9-1250型变压器损耗率特性曲线，若负载率β=S/Se,则：
　　（1）最佳经济运行区：β为75%Se时，所对应的损耗率区间，为最佳经济运行区，即：（27%≤β≤75%）Se。损耗率范围为0.81%--0.98%。
　　（2）经济运行区：75%Se＜β≤100%Se或17%Se≤β＜27%Se时，所对应的损耗率区间，为经济运行区。损耗率范围为0.99%--1.17%。
　　（3）非经济运行区：100%Se＜β≤120%Se或0≤β＜17%Se时，所对应的损耗率区间，为非经济运行区。损耗率范围为1.18%--3.5%。
　　3.2飞鹤配电站变压器S9―1250kVA经济运行分析
　　根据图1可知，多数时日（9月份有20天）负载率在100%~112%之间，个别时日（9月份有8天）负载率在10%以下。对照图2变压器损耗率特性曲线，可以得出如下结论：
　　配电站变压器S9―1250kVA长期处于非经济运行区，损耗率范围为1.18%--3.5%。
　　3.3变压器年损耗电量
　　年损耗率按照平均较低水平1.33%计算，根据2009年度1-9月份用电量，2009年全年用电量预计有462万kw.h，那么2009年配电站变压器损耗电量至少为6.1万kw.h。
　　4变压器高损耗率解决方案
　　4.1新增一台S11―1250变压器，平均分配原来配电站一台变负荷
　　（1）S11―1250kVA变压器损耗率特性
　　配电所变压器均为S11-1250型，其空载损耗为1.365千瓦，负载损耗为12千瓦。其变压器损耗率特性曲线图2中最下方曲线所示。由图可见，S11―1250变压器比S9―1250变压器损耗率低，降低损耗率范围0.45~0.99，最佳经济运行区降低范围为0.07~0.16。
　　（2）新增S11―1250变压器后，原来一台变压器负载率β1，变成了两台变压器均衡负荷后的负载率β2，如图1三条曲线中间曲线所示。
　　（3）经济性分析
　　从上图1可见，新增变压器后，多数时日（9月份有20天）负载率在27%~60%之间，个别时日（9月份有6天）负载率在10%以下。即两台变压器将长期处于最佳经济运行区，对于S9―1250变压器，其损耗率范围为：0.81%--0.98%，平均0.89%；对于S11―1250，其损耗率范围为：变压器0.69%--0.87%，平均0.78%。
　　年损耗率与一台变压器运行的1.33%相比，可分别下降0.44和0.55个百分点，按照2009年全年用电量预计有462万kw.h，那么2009年度，配电站变压器损耗电量至少可降低2.29万kw.h。
　　4.2新增一台S11―800变压器，均衡分担原来配电站一台变负荷
　　按照均衡分配负荷原则，原来S9―1250变压器分担配电站总负荷的61%，新增S11―800变压器分担配电站总负荷的39%。重新分配负荷后的负载率曲线为图1中最下方所示β3曲线。
　　从上图2和图1比较可见，对于S9―1250变压器，此时负载率发生了较大变化，多数时日负载率在27%~68%之间，个别时日负载率在10%以下；对于S11―800变压器，此时的负载率，多数时日负载率在27%~44%之间，个别时日负载率在10%以下；即两台变压器将长期处于最佳经济运行区，对于S9―1250变压器，其损耗率范围为：0.81%--0.98%，平均0.89%；对于S11―800，其损耗率范围为：变压器0.72%--0.88%，平均0.8%。
　　年损耗率比一台变压器运行时的1.33%相比，可分别下降0.44和0.55个百分点，按照2009年全年用电量预计有462万kw.h，2009年配电站变压器损耗电量至少可降低2.241万kw.h，比4.1方案约节电0.05万kw.h。
　　5配电线路主干线损耗计算
　　5.1配电站七回配电分路主干线线损率计算
　　（1）计算公式确定
　　对于配电站七回配电分路主干线线损率计算，通常采用下列低压线路理论损耗计算通用公式：△A=N。K2。I2pj。Rdz。t×10－3
　　式中N——配电变压器低压侧出口电网结构系数:
　　①单相两线制照明线路N=2；
　　②三相三线制动力线路N=3；
　　③三相四线制混合用电线路N=3.5；
　　K——负荷曲线形状系数，即考虑负荷曲线变化而采用的对平均电流(Ipj)的修正系数；
　　t——线路月供电时间，h；
　　Rdz——线路导线等值电阻，Ω。
　　（2）配电站七回配电分路线损率计算
　　查阅相关资料可知，配电站七回配电分路主干线路电阻值参数（Ω/km）分别为：185导线0.17；120导线为0.27；95导线0.34。
　　根据2009年9月用电量43.7万kw.h，计算平均日用电量为1.46万kw.h，平均日负荷电流为1520A。各分路电流按照设备容量均衡分配计算，功率因数cos=0.95，负荷曲线形状系数K取1.1，依据低压线路理论损耗通用公式计算，得到如下各分路理论线损电量表3所示。
　　表3配电站各分路日理论线损电量表

　　可以算出，配电站低压主干线路综合线损率为：
　　日理论线损电量/日用电量*（100%）=8.77%
　　5.2全年线损电量计算
　　低压主干线路年损耗率按照8.77%计算，2009年全年用电量预计有462万kw.h，那么2009年配电站低压主干线路损耗电量为40.53万kw.h。
　　6降低低压主干线路线损率解决方案
　　6.1高压电缆引入负荷中心
　　将现有配电站变压器迁移至负荷中心，由10kV铝芯185mm2电缆引入，全部低压主干线路的线损节省了，此时的线路电阻值为0.029Ω，按照日负荷1460kw、日电流58A计算,高压电缆线损率为0.05%。
　　6.2高压电缆引入负荷中心的节电效果
　　高压电缆引入负荷中心后，低压线路干线将被取代，此时线路线损率主要表现在高压电缆，此时原线路线损率可降低8.72%，根据2009年全年用电量预计462万kw.h，则2009年配电站低压主干线路损耗电量减少为40.3万kw.h。
　　7结论
　　通过分析比较与计算可以看出，配电站向负荷中心迁移降损效果巨大。采用新增一台S11―800kVA变压器，均衡分担原来配电站一台S9―1250kVA变负荷，变压器本身可降损：2.241万kw.h/年。将高压电缆引入负荷中心替代低压线路后，可降损40.3万kw.h/年。
　　对于大工业用户，开展配电系统节能潜力分析，采取有针对性降损措施，必将为企业带来客观的经济效益，为国家节约能源做出较大贡献。
　　
　　参考文献
　　[1]虞忠年，陈星莺，刘昊.<<电力网电能损耗>>北京：中国电力出版社，2000年11月第一版
　　[2]赵全乐.《线损管理手册》北京：中国电力出版社，2007年7月第一版
　　[3]GB/T13462-2008《电力变压器经济运行》，2008年9月第一版
　　[4]《城网改造后配电变压器经济运行分析》牛迎水2006年5月《电气世界》第五期
　　ISSN1004－9207CN11－3096／TH