黎林

变电站供电经济运行方式研究与实践

黎林

（攀钢集团攀枝花钢钒有限公司能源动力中心，四川攀枝花617000）

通过对攀钢冷轧35 kV变电站运行方式、负荷情况及设备状况进行分析，在满足正常供电的前提下，提出了经济运行方式调整方案并实施完成，降低了变压器基本电费和损耗，取得了较大经济效益。

经济运行；基本电费；损耗

1 引言

变电站经济运行是指在在保证电网安全稳定运行并在满足用电需要的前下，变压器采取最合理的方式运行，最大限度的合理使用和节约能源，使供电企业取得最大的经济效益。从宏观上说，变电站经济运行应该包括变压器额定容量选择和变压器运行方式，使年支出费用（包括主变基本电费和损失电量等运行费用）最低。

攀钢冷轧35 kV变电站主要向冷轧厂主轧、镀锌、酸洗生产和能源系统供电，并配有一套国产10 mvar动补滤波（简称：SVC，2009年投运），其三路35 kV电源引自市电业局施家坪变电站，采用单元式接线方式分别经容量为：一台31.5 MVA（1#主变）、两台25 MVA（2#、3#主变）变压器降压为10 kV配出。当攀钢发用电平衡后的购入电量超出限额后，市电业局将按比率收取冷轧35 kV变电站基本电费，2013年按照冷轧变电站变压器总容量共支出基本电费1271.4万元，2014年1～4月冷轧变电站变压器总容量支出基本电费211.9万元。如果冷轧变电站向电业局报停一台25 MVA主变，月可减少基本电费支出65万元，则2013年可减少基本电费支出390万元，也有利于变电所降低损耗，而且可根据需要向电业局申请投运该台主变，不会影响供电可靠性。

2 变电站运行方式及负荷情况

冷轧35 kV变电站正常运行方式（见图1）及主变负荷情况：

一受电（施轧南线）经35 kVⅠ段母线、1#主变带10 kVⅠ段运行，经常负荷为9～11 MW，功率因数0.9；

二受电（施轧北线）经35 kVⅡ段母线、2#主变带10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母线运行，经常负荷为5～6 MW，功率因数0.9；

三受电（施轧中线）经35 kVⅢ段母线、3#主变带10 kVⅢ段母线运行，经常负荷为14～22 MW，功率因数0.98。

冷轧35 kV变电站10 kV配出开路最大负荷情况见表1。

因此由表1可知：

（1）3#主变系统负荷最大，2#主变负荷最轻。

（2）变电站主变总容量为31.5 MVA+25 MVA×2=81.5 MVA，总负荷为：10600 kW+2200kW+2900 kW+21400 kW=37.1 MW，功率因数按0.9计算，换算为视在功率为：37.1 MW÷0.9≈41.2 MVA。

图1 冷轧35kV变电站运行方式图

表1 冷轧35 kV变电站配出开路有功最大负荷情况kW

另外：经现场调研冷轧厂及配套能源系统装机容量和设备投运情况，并结合冷轧厂近几年发展规划，冷轧35 kV变电站近几年内无负荷增加情况。

因此冷轧35 kV变电站现阶段可停一台25 MVA及以上变压器。

3 变电站运行方式调整及负荷平衡分析

3.1 1#主变停运

冷轧35 kV变电站1#主变（31.5 MVA）停运，两种运行方式调整方案：

方案1：2#主变（25 MVA）带10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母线运行；3#主变（25 MVA）带10 kVⅢ段母线运行（3#主变运行方式不变）。

负荷平衡：2#主变最大负荷为10600 kW+2200 kW+2900 kW=15.7 MW，视在功率为15.7 MW÷ 0.9≈17.4 MVA，小于2#主变额定容量；3#主变负荷不变。

缺点：10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母线上的冷轧空压站、煤气净化站、第一循环水站等下级站所均为一路电源，无备用电源，事故下对生产和安全造成严重影响。

方案2：2#主变（25 MVA）带10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母线运行；3#主变（25 MVA）带10 kVⅡ-2、10 kVⅢ段母线运行。

负荷平衡：2#主变最大负荷为10600 kW+2200 kW=12.8 MW，视在功率为12.8 MW÷0.9≈14.2M VA，小于2#主变额定容量；3#主变最大负荷为2900 kW+21400 kW=24.3 MW，视在功率为24.3 MW÷ 0.9≈27 MVA，大于3#主变额定容量。

缺点：3#主变容量不足，不能满足正常运行需求。

3.2 2#或3#主变停运

冷轧35 kV变电站2#或3#主变（25 MVA）停运，两种运行方式调整方案：

方案1：1#主变（31.5 MVA）带10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1、Ⅱ-2段母线运行；3#或2#主变（25 MVA）带10 kVⅢ段母线运行。

负荷平衡：1#主变最大负荷为10600 kW+2200 kW+2900 kW=15.7 MW，视在功率为15.7 MW÷ 0.9≈17.4 MVA，小于1#主变额定容量。

缺点：与2.1方案1相同。

方案2：1#主变（31.5 MVA）带10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母线运行；3#或2#主变（25 MVA）带10 kVⅡ-2、10 kVⅢ段母线运行。

负荷平衡：1#主变最大负荷为10600 kW+2200 kW=12.8 MW，视在功率为12.8 MW÷0.9≈14.2 MVA，小于1#主变额定容量；3#或2#主变最大负荷为2900 kW+21400 kW=24.3 MW，视在功率为24.3 MW÷0.9≈27 MVA，大于3#或2#主变额定容量。

缺点：3#或2#主变容量不足，不能满足正常运行需求。

3.3 结论

通过以上分别停运1台主变，冷轧35 kV变电站运行方式的调整分析：

（1）直接停运任意一台主变，在现有设备情况和运行方式下，均不可行。

（2）在满足下级配出站所两路电源的前提下，冷轧35 kV变电站10 kV系统最佳运行方式为：10 kVⅠ、10 kVⅡ-1段母线并列运行，10 kVⅡ-2段、10 kVⅢ段母线并列运行。

（3）冷轧35 kV变电站总负荷具备停一台25 MVA及以上变压器的条件，在满足（2）项的要求下，主要受制于3#主变容量问题，若3#主变增容为31.5 MVA则可实现停运2#主变（25 MVA）。

针对3#主变增容为31.5 MVA可能对10 kV动补滤波（SVC）系统的影响，分别联系厂家和设计单位进行了评估，结论为：3#主变增容对SVC运行无影响。

4 变电站经济方式调整方案研究

4.1 方案概述

根据负荷平衡分析，拟向电业局报停冷轧变电站2#主变（25 MVA），减少基本电费支出和降低变压器损耗，对变电站供电方式作相应调整：

（1）1#主变、3#主变互换，以满足负荷要求，且经济、便利。

（2）因35 kV三路受电电源均来自电业局施家坪变电站，为减少设备变动手续办理和3#主变增容后三受电电缆增加，需对三路受电电缆进行互换：一受电（施轧南线）电缆通过增加电缆及电缆头方式倒接至三受电开关柜仍带31.5 MVA（新3#主变），二受电（施轧北线）电缆倒接至一受电开关柜仍带25 MVA（新1#主变），三受电（施轧中线）电缆倒接至二受电开关柜仍带25 MVA（2#主变）。

（3）为满足下级配出站所两路电源可靠供电，10 kV系统运行方式为：新1#主变（25 MVA）带10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母线运行，新3#主变（31.5 MVA）带10 kVⅡ-2、10 kVⅢ段母线运行。

（4）10 kV罩式炉1#、2#分别在10 kVⅠ段、10 kVⅡ-1段母线运行，均由新1#主变带，因罩式炉变电站加热炉为一类负责，必须由两路电源供电，因此需将罩式炉2#改接至新3#主变带，根据罩式炉2#电缆情况可直接接入10 kVⅡ-2段备用柜。

4.2 方案实施

2014年6月～7月冷轧年修期间，制定《冷轧变电站2#主变报停供电方式调整施工期间保产方案》，对方案进行实施，并根据现场情况制定技术措施和管控要求：

（1）详细制定施工方案和作业内容，合理安排施工步骤和作业计划，确保了按期保质保量完成施工。

（2）对施工条件严格把关，施工工作开始前，对2#主变系统设备进行全面检查，确保施工期间冷轧35 kV变电站10 kV系统的供电可靠性；1#、3#主变及三路受电电缆互换投运后，加强设备运行监控，及时处理隐患缺陷，保证了冷轧35 kV变电站供电可靠性和冷轧厂生产需要。

（3）精确、合理安排运行方式调整，加强带电设备措施监控，作业期间严格执行电气工作票、操作票制度，确保施工过程中人身设备安全。

（4）制定事故处理原则，认真组织事故预演，安排好人员监护，做好施工验收工作，确保施工过程不影响运行设备的安全及施工设备的安全投运。

（5）针对各施工阶段系统运行方式的不同，制定了具有针对性、指导性的方案和技术措施，如：《冷轧变电站3#主变启动方案》、《关于冷轧变电站2#主变保护投退的通知》、《冷轧变电站1#主变启动方案》。

（6）因冷轧35 kV变电站三路受电分别倒接电缆，为便于调度、操作、检修安全性和正确性，要求冷轧变电站操作票、运行规程、应急预案等涉及受电开关的均采用三重命名。

（7）恢复了冷轧35 kV变电站二受电（施轧中线）、2#主变（25 MVA）系统设备的一次接线，具备投运条件。

5 效益计算

（1）减少基本电费：方案实施后，在发用电平衡后，需向市电业局购电时，月可以减少基本电费支出：25000 kVA×26元/kVA=65万元。根据攀钢制造部能源动力室提供的电量结算报表数据，2014年8～12月份已减少支出195万元。

（2）降低变压器损耗：减少了2#主变负载损耗，提高了1#、3#主变负荷率，根据Mathcad软件计算[1]，每年可以降低变压器损耗37.99万kW·h，按0.62元/kW·h计算，每年可节约23.5538万元。

6 结束语

通过冷轧35 kV变电站不同运行方式下的负荷平衡分析，并在节省实施投入和满足下级配出站所两路电源的前提下，成功完成了设备调整和变电站运行方式优化，实现减少基本电费支出和降低供电损耗的变电站供电经济运行，取得了巨大经济效益。

Research and Practice of Econom ic Operation M ode of Substation Power Supp ly

LI Lin
（Power and Energy Center of Panzhihua Steel and Vanadium Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617000,China）

Through analysis of operation mode,load condition and equipment state of Pangang cold rolling 35 kV substation,an economic operation mode adjustment program based on the premise of satisfying normal power supply was put forward and implemented,which has reduced the basic electricity consumption and loss of the transformer and achieved significant economic benefit.

economical operation;basic electricity consumption;loss

TM7

B

1006-6764(2015)09-0011-04

2015－05－12

黎林（1981－），男，2004年毕业于沈阳工业大学电气工程及其自动化专业，电气工程师，现从事继电保护和电气运行管理工作。