大容量变压器轻载负荷下的节能思考

2022-09-11

供电变压是一个单位或企业保证电力供应的重要工作环节之一, 选择变压器输出容量的大小, 取决于本单位的实际用电负荷;选择的容量小, 则造成本单位用电紧张, 严重时可能会引起超负荷而烧毁供用电设备, 造成供电线路的大面积断电故障;选择的容量大, 既使得投资过大, 又容易形成大容量而轻负载, 大容量变压器带小负荷运行的现象, 即人们常说的所谓变压器的“大马拉小车”现象, 此类现象在电力行业中造成的原因是多方面的, 既有电力建设超前性的影响, 也有用户用电计划建设与电力规划建设脱节, 使得变压器容量按用户用电计划配置后, 用户用电计划未得到实施。同时, 由于受负荷率的影响, 我们常把变压器容量的选择以高峰负荷作为标准, 但有时负荷率太低, 特别是受丰、枯季节的影响, 变压器“大马拉小车”的现象则更加突出。造成这种现象的直接后果是既浪费了电力资源, 单位又花了许多“冤枉”钱。

自上世纪90年代起, 该单位变电室由最初的一台1000KVA和一台500KVA的变压器开始运行, 随着其新闻事业的不断发展和印刷量快速扩张, 供电总容量几度增容, 成倍增长, 截至目前, 其供电总容量为6000KVA (变压器共四台, 两台2000KVA、两台1000KVA) 。在1999~2003年几年间报纸印量达到最高峰时, 实际用电总负荷量约在3000KVA左右, 变压器的负荷率约为50%左右, 按照目前制造厂出厂的变压器实际设计指标, 一般变压器标注的经济负荷率在70%左右, 可以说, 经济负载率在40%~60%范围的用电峰值, 对变压器保护、安全用电及电费支付既是合理的, 也是经济的。2003年, 该单位印刷厂从辖区迁出, 辖区的用电量有了很大的变化, 但仍沿袭于过去的供电方式。现在的用电情况从用电峰值上可分为两种, 一是夏季送冷气、冬季送暖气时, 用电量较大, 最高总负荷可达到1100KVA, 变压器负荷率约在30%。二是春秋季, 大的用电设备处于停机状态, 用电量小, 最高总负荷约在400KVA左右, 变压器负荷率近15%, 这两个负荷率百分数告诉我们, 目前的供电方式已经属于“大马拉小车”。变压器长期在不合理的轻载状态下运行, 不仅变压器容量得不到充分的利用, 效率降低。而且从经济角度算账, 由于变压器本身的铜损、铁损的自然耗电, 该单位花的“冤枉”钱也不是一个小数。大家知道, 变压器运行时的功率损失由两部分组成:一部分是固定损失, 一部分是可变损失。我们先按最高峰值负荷率30%和15%计算, 以国家标准电价每度电约为0.6元计, 铜损、铁损自损率以0.1%换算, 其辖区变压器本身年自损耗电约在13000度, 电费为8万元;如果我们把最低峰值负荷率定于最高峰值负荷率的30%, 变压器本身年自损耗电约在17000度左右, 电费约11万元左右, 也就是说, 该单位每年要多交纳11万元。

当家过日子, 算计很重要, 一个家庭如此, 一个单位亦是如此, 对高峰负荷季节性满载, 非高峰负荷又轻载的变压器, 应加强调整用电负荷工作。更何况该单位现在的用电部门和用电量有了相当大的变化, 更应当加强无功补偿设备的经济运行, 挖掘现有无功补偿设备的潜力。同时, 强化经济运行方式, 让变压器在经济运行区运行, 就可以大量节约有功电量和无功电量。使整个电力系统的有功损耗最小, 以获得最佳的经济效益。

针对本单位实际, 本着倡导节约、节能、降耗、减损的原则, 同时兼顾该辖区未来发展的需要, 我们对该单位变电室进行了实际分析, 由于该变电室属高压双电源供电配置, 低压室分别在南、北两个房间, 两室间距有50米, 针对其用电实际我们设计了一种节能方案, 如果此方案得以实施, 该单位将节约11万元的变压器自损费。

其方案如下:

(1) 敷设一条直径100平方、长50米、耐压400V的低压电缆将南、北低压开关室母线联络连接。

(2) 在南、北低压开关室分别设置一台800A低压空气开关作连接或切断作用。 (800A空气开关现有2台闲置, 可用。)

其方案效果:

现运行的四台变压器可随季节、随用电峰值任意置换, 在用电低峰时可运行一台, 歇置三台;也可运行两台, 歇置两台;歇置的变压器可进行技术保养, 以延长其寿命期。如果其辖区有大的建设项目, 增加了用电量, 也可将现有变压器全部投入运行, 或完全恢复至现有运行状态。总之, 此方案可将变压器经济运行的主动权掌握在自己手里, 消除“大马拉小车”的现状, 达到科学的经济运行目标。

此外, 变压器的科学经济运行, 还有其他重要条件。首先, 不同的功率因数引起的变压器有功和无功消耗也不同, 即随着功率因数的提高, 变压器的有功和无功消耗都要下降。因此, 应尽量提高功率因数, 降低变压器的无功功率。其次, 大家知道, 变压器绕组的电阻是随着温度增高而增大的。如果变压器的室内温度越低, 损耗也越低。因此, 应做好变压器散热, 降低变压器的温度。由于干式变压器大都安置在室内, 有条件的可安装室内空调帮助变压器降温。该单位变电室完全具备了安装空调的条件, 如果得以落实, 不仅使变压器受益, 继电保护及其他设施也可以延长其使用寿命。 (继电保护设施的灵敏度对温度要求很高, 属易损件, 且价格较高。)

摘要：该文就其辖区一新闻单位的供电变压器不合理的现状进行了分析, 同时就其经济运行及改进方式进行了深入的探讨。

关键词：节能减排,有功损耗,无功功率