摘要：本文針對塑膠公司配電系統存在的變壓器負載率高、低壓配電線路供電半徑長等問題，分析了該企業存在較大節電降損空間，提出了相應的解決方案，對用電客戶具有非常實用的參考價值。
　　關鍵詞：配電系統，降損空間，解決方案
　　1概述
　　鶴壁飛鶴股份有限公司是國內規模較大的以生產工礦膠靴為主的知名企業，以“飛鶴牌”商標著稱同行業市場，目前有四條國內先進的膠靴生產線，年產膠靴600多萬雙，年用電量約500多萬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，用電負荷最多、年用電量最大。
　　電力能源是塑膠公司主要生產成本之一，節約電能、減少電力損耗是降低生產成本、提高企業經濟效益的有效途徑。該公司10kV配電站位于企業生產廠區東側，有一臺S9―1250kVA變壓器從東側向西有七個分路向負荷中心的各個車間配電點供電，供電直線距離約120米，低壓配電線路主干線長度170米。正常生產情況下，供電負荷較為平穩，變壓器低壓側電流均在1600A左右，近階段沒有擴大再生產規劃。根據這些情況，作為“電保姆”的龍源電力物業公司人員，主動對該公司配電系統的降損節能潛力進行了科學地診斷分析，以解決配電站變壓器是否在經濟運行、若把配電站遷移至負荷中心位置能夠降低多少線損等問題。
　　2用電量及負荷調查
　　2.1用電量調查
　　通過電能量采集系統可以得到，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用電設備容量及配電線路情況調查
　　公司配電站各分路所帶車間主要設備電機容量及配電主干線路情況如下表2所示。
　　表2各分路用電設備容量及配電主干線路情況調查表
　
　　2.3負載率調查
　　負載率是指實際運行電流與變壓器額定電流的百分比。配電站變壓器S9―1250kVA低壓側額定電流為1800A，下面根據2009年9月份日電量數據，進行變壓器平均電流計算，進而得到日平均負載率，結果如下圖1中所示最上方β1曲線（公司能夠做到車間就地無功補償，變壓器高壓側功率因數cos長期在0.95左右）：
　　
　　圖12009年9月日負載率曲線圖
　　由以上圖可見，多數時日（9月份有20天）負載率在100%~112%之間，個別時日（9月份有8天）負載率在10%以下。
　　3變壓器運行狀況分析
　　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，負載損耗為12千瓦。負荷與損耗率之間的函數關系為：
　　式中，S為變壓器實際運行容量，Se為變壓器額定容量，△P0為空載損耗，△Pd為負載損耗，cos為功率因數，△P%為配變損耗率。
　　根據變壓器技術參數，可以做出S9―1250kVA變壓器運行損耗率隨負荷變化規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，橫坐標為變壓器負載率（%），縱坐標為變壓器理論損耗率（%）。
　　根據《電力變壓器經濟運行》GB/T13462-2008標準：結合S9-1250型變壓器損耗率特性曲線，若負載率β=S/Se,則：
　　（1）最佳經濟運行區：β為75%Se時，所對應的損耗率區間，為最佳經濟運行區，即：（27%≤β≤75%）Se。損耗率范圍為0.81%--0.98%。
　　（2）經濟運行區：75%Se＜β≤100%Se或17%Se≤β＜27%Se時，所對應的損耗率區間，為經濟運行區。損耗率范圍為0.99%--1.17%。
　　（3）非經濟運行區：100%Se＜β≤120%Se或0≤β＜17%Se時，所對應的損耗率區間，為非經濟運行區。損耗率范圍為1.18%--3.5%。
　　3.2飛鶴配電站變壓器S9―1250kVA經濟運行分析
　　根據圖1可知，多數時日（9月份有20天）負載率在100%~112%之間，個別時日（9月份有8天）負載率在10%以下。對照圖2變壓器損耗率特性曲線，可以得出如下結論：
　　配電站變壓器S9―1250kVA長期處于非經濟運行區，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%計算，根據2009年度1-9月份用電量，2009年全年用電量預計有462萬kw.h，那么2009年配電站變壓器損耗電量至少為6.1萬kw.h。
　　4變壓器高損耗率解決方案
　　4.1新增一臺S11―1250變壓器，平均分配原來配電站一臺變負荷
　　（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，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，最佳經濟運行區降低范圍為0.07~0.16。
　　（2）新增S11―1250變壓器后，原來一臺變壓器負載率β1，變成了兩臺變壓器均衡負荷后的負載率β2，如圖1三條曲線中間曲線所示。
　　（3）經濟性分析
　　從上圖1可見，新增變壓器后，多數時日（9月份有20天）負載率在27%~60%之間，個別時日（9月份有6天）負載率在10%以下。即兩臺變壓器將長期處于最佳經濟運行區，對于S9―1250變壓器，其損耗率范圍為：0.81%--0.98%，平均0.89%；對于S11―1250，其損耗率范圍為：變壓器0.69%--0.87%，平均0.78%。
　　年損耗率與一臺變壓器運行的1.33%相比，可分別下降0.44和0.55個百分點，按照2009年全年用電量預計有462萬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kw.h。
　　4.2新增一臺S11―800變壓器，均衡分擔原來配電站一臺變負荷
　　按照均衡分配負荷原則，原來S9―1250變壓器分擔配電站總負荷的61%，新增S11―800變壓器分擔配電站總負荷的39%。重新分配負荷后的負載率曲線為圖1中最下方所示β3曲線。
　　從上圖2和圖1比較可見，對于S9―1250變壓器，此時負載率發生了較大變化，多數時日負載率在27%~68%之間，個別時日負載率在10%以下；對于S11―800變壓器，此時的負載率，多數時日負載率在27%~44%之間，個別時日負載率在10%以下；即兩臺變壓器將長期處于最佳經濟運行區，對于S9―1250變壓器，其損耗率范圍為：0.81%--0.98%，平均0.89%；對于S11―800，其損耗率范圍為：變壓器0.72%--0.88%，平均0.8%。
　　年損耗率比一臺變壓器運行時的1.33%相比，可分別下降0.44和0.55個百分點，按照2009年全年用電量預計有462萬kw.h，2009年配電站變壓器損耗電量至少可降低2.241萬kw.h，比4.1方案約節電0.05萬kw.h。
　　5配電線路主干線損耗計算
　　5.1配電站七回配電分路主干線線損率計算
　　（1）計算公式確定
　　對于配電站七回配電分路主干線線損率計算，通常采用下列低壓線路理論損耗計算通用公式：△A=N。K2。I2pj。Rdz。t×10－3
　　式中N——配電變壓器低壓側出口電網結構系數:
　　①單相兩線制照明線路N=2；
　　②三相三線制動力線路N=3；
　　③三相四線制混合用電線路N=3.5；
　　K——負荷曲線形狀系數，即考慮負荷曲線變化而采用的對平均電流(Ipj)的修正系數；
　　t——線路月供電時間，h；
　　Rdz——線路導線等值電阻，Ω。
　　（2）配電站七回配電分路線損率計算
　　查閱相關資料可知，配電站七回配電分路主干線路電阻值參數（Ω/km）分別為：185導線0.17；120導線為0.27；95導線0.34。
　　根據2009年9月用電量43.7萬kw.h，計算平均日用電量為1.46萬kw.h，平均日負荷電流為1520A。各分路電流按照設備容量均衡分配計算，功率因數cos=0.95，負荷曲線形狀系數K取1.1，依據低壓線路理論損耗通用公式計算，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全年線損電量計算
　　低壓主干線路年損耗率按照8.77%計算，2009年全年用電量預計有462萬kw.h，那么2009年配電站低壓主干線路損耗電量為40.53萬kw.h。
　　6降低低壓主干線路線損率解決方案
　　6.1高壓電纜引入負荷中心
　　將現有配電站變壓器遷移至負荷中心，由10kV鋁芯185mm2電纜引入，全部低壓主干線路的線損節省了，此時的線路電阻值為0.029Ω，按照日負荷1460kw、日電流58A計算,高壓電纜線損率為0.05%。
　　6.2高壓電纜引入負荷中心的節電效果
　　高壓電纜引入負荷中心后，低壓線路干線將被取代，此時線路線損率主要表現在高壓電纜，此時原線路線損率可降低8.72%，根據2009年全年用電量預計462萬kw.h，則2009年配電站低壓主干線路損耗電量減少為40.3萬kw.h。
　　7結論
　　通過分析比較與計算可以看出，配電站向負荷中心遷移降損效果巨大。采用新增一臺S11―800kVA變壓器，均衡分擔原來配電站一臺S9―1250kVA變負荷，變壓器本身可降損：2.241萬kw.h/年。將高壓電纜引入負荷中心替代低壓線路后，可降損40.3萬kw.h/年。
　　對于大工業用戶，開展配電系統節能潛力分析，采取有針對性降損措施，必將為企業帶來客觀的經濟效益，為國家節約能源做出較大貢獻。
　　
　　參考文獻
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　　[3]GB/T13462-2008《電力變壓器經濟運行》，2008年9月第一版
　　[4]《城網改造后配電變壓器經濟運行分析》牛迎水2006年5月《電氣世界》第五期
　　ISSN1004－9207CN11－3096／TH