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基于工厂输供电平衡优化的最低总降变压器配置改造

时间:2018-03-30 来源:水泥 作者:周丰雨,周彤 本文字数:2907字
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  【第三篇】论文题目:  基于工厂输供电平衡优化的最低总降变压器配置改造

  摘要:本文通过配置最低外线容量, 迁就短时间影响的不利因素, 强化内控用电调度, 满足在最不利情况下的关键生产系统运行而获得最大减容效益, 与水泥设计院在最不利情况下也能保证每个子系统都能外线供电的思路不同.

  关键词:最低外线容量; 用电调度; 输供电平衡; 减容效益;

  我公司生产规模为:1×5 000 t/d熟料生产线+1×1 200 t/d熟料生产线+80万t/水泥生产线, 因淘汰落后过剩产能已于2012年主动停产关闭1×1 200 t/d熟料生产线.由此导致供配电站变压器装机容量大, 配置不合理, 每月要交供电局的变压器基本容量费用过多, 企业经营负担较重.

  2015年我公司在现有余热发电量基础上, 挖掘主变压器在最不利情况下仅满足烧成系统稳定运行的最低容量配置需求, 并基于主变压器配置容量低于工厂常规设计配置的思路, 对供配电站主变压器总容量进行了大幅度的优化减容项目实施, 并配套制定了生料工段、破碎工段、水泥粉磨工段和包装发运工段的开机运行规则.该项目减容改造后, 至今运行平稳, 变压器基本容量费用同比下降36%, 达到预期改造效果.项目改造与体会分享如下.

  1 问题描述

  1.1 厂区用电负荷分布情况

  我公司正常生产时供配电站显示最大用电负荷为20 000 k W左右, 其中:窑系统 (含石灰石破碎及辅料进料系统) 17 200 k W左右, 水泥磨系统 (含水泥包装) 2 800 k W左右, 余热发电正常稳定在8 000 k W左右.据现场验证:当余热发电正常运行时, 供配电站变压器最大负荷显示为12 000 k W左右.厂区用电负荷分布情况见表1.

  工厂主机配置与装机总容量配置见表2, 根据工厂装机容量计算用电有功负荷, 以及配电站输出电量表数据印证了计算有功负荷与实际基本一致.

  1.2 供配电站变压器配置情况

  公司供配电站配置两台变压器总容量为33 000 k VA, 其中1号主变容量为25 000 k VA, 2号主变为8 000 k VA.公司正常生产时, 使用1号主变, 2号主变长期处于冷备用.计费容量为25 000 k VA, 月变压器基本容量费70万元.

  1.3 当前存在问题

  2015年因受水泥市场形势影响, 企业主机设备运转率低于60%, 企业总用电量环比大幅下降, 导致熟料水泥单位电价居高不下, 月度对标处于极度劣势.对比其他同规模企业发现, 我公司供配电站变压器容量费用比较突出.因此降低供配电站变压器容量成为企业最紧要课题, 经反复研讨测算, 形成如下实施方案.

  2 解决方案

  2.1 技术方案与选型

  结合公司实际用电情况及保留10 k V母线单母分段带闭锁的运行方式, 仍然使用1号变压器为主变, 2号变压器为冷备用的单台运行模式.

  本项目方案实施前提是余热发电系统作为工厂的主要供电能源之一, 其与烧成系统同步运行, 不再是水泥厂的补充, 同步运行可靠性不低于生料库储备消耗的时间.在最不利情况下, 余热发电故障停运时, 外线的容量最低仅能满足烧成系统、煤磨系统、破碎输送系统、水泥包装发运和公共供电设备的可靠运行, 其他诸如生料制备系统、水泥粉磨系统均不能开机运行.该方案的优点是工厂在余热发电停运时, 利用生料库的储备消耗时间 (根据库容大小, 一般在满库状态下可持续约40~48 h左右) 来实施紧急抢修;而缺点是若仍不能在该时间段内完成修复, 则回转窑停运.由于余热发电系统能够影响系统停运的情况非常少见, 所以余热发电设备运行可靠性一般都能达到100%.

  本项目方案着眼点在于迁就短时间影响的不利因素, 确保最小主变容量能够满足关键生产系统稳定连续运行而获得最大减容效益, 与水泥设计院在最不利情况下也能保证每个子系统都能外线供电的思路不同.

  参数选型:在最不利状况下, 即余热发电因故障暂不能发电情况下, 1号变压器 (外线容量) 需能保证烧成系统、煤磨系统、破碎输送系统、水泥粉磨系统、水泥包装发运和公共供电设备的可靠运行, 其他诸如生料制备系统均不能开机运行, 则系统有功用电负荷>12 900 k W.考虑到变压器需要系数0.745, 由此初步确定1号主变实际容量不低于17 315 k VA, 变压器容量选型为18 000 k VA.

  2.2 变压器扩容

  同时经上级管理公司协调支持, 从其他成员企业调拨一台闲置16 000 k VA变压器 (型号SZ-16000Ⅱ/110) .因容量不能满足需求, 经该变压器制造厂家精确核算和现场勘察, 在不改变变压器铭牌参数情况下, 对其实施扩容升级改造, 即变压器实际出力能力在现有基础上升级达到18 000 k VA.具体措施如下:1) 在变压器两侧散热片底部各安装两组共计6台冷却风机, 以此增强变压器的散热冷却能力.2) 对变压器实施全面的吊芯保养维护, 并更换绝缘油等.

  2.3 技术路线

  由此最终技术方案为:对公司本部110 k V变电站1号主变由25 000 k VA, 更换为16 000 k VA变压器 (型号SZ-16 000Ⅱ/110) , 并对其实施扩容升级改造, 使其实际出力达到18 000 k VA.除变压器本体更换外, 其他未做改动, 包括高压系统接线.2号变压器原设计是冗余方案, 仅仅在每年的工厂设备大中修时使用调度系统切换代替1号变压器工作, 以此降低容量使用费用.

  经电力公司确认, 上报变压器基本容量定为16 000 k VA, 同比下降36%.

  3 项目实施

  2015年11月6日, 公司利用库满停窑期间实施了1号主变25 000 k VA变压器减容工程, 本项目施工由经验丰富的电力公司配套施工单位总包实施, 并在市级供电公司大力支持下顺利完成.11月13日系统投入带载运行, 截至目前运行平稳, 达到预期使用效果.经对比测算, 熟料水泥单位电价同比降低约0.045元/k Wh.

  4 进一步优化方案

  公司每年分别利用库满停窑期间实施中修和大修作业, 本部110 k V供配电站2号变压器 (8 000 k VA) 将被临时切换为主变压器 (1号变压器临时处于冷备用) , 以供生活办公、检修作业和水泥粉磨包装发运等, 经测算该期间最大用电量在3 500 k W以内.由此2号主变容量超过实际最大需求一倍, 拟计划在合适时机对2号主变降容为4 000 k VA, 年度节约基本容量费不低于 (8 000 k VA-4 000 k VA) ×28元/ (k VA·月) =11.2万元/月.

  5 效益分析

  该项目施工总费用合计34.2万元左右, 改造工期为7 d.节约基本容量费用: (25 000 k VA-16 000 k VA) ×28元/ (k VA·月) =25.2万元/月, 年度节约252万元 (按照10个月计算) , 投资回收期0.18年.

  6 运行总结

  6.1 临界最低发电量

  由于受供配电站变压器功率因数波动和变压器效率损耗等影响, 变压器输出功率波动幅度在10%以内, 所以1号变压器实际输出功率在16 000 k W左右, 因此在厂区全系统正常运行时, 临界余热发电量最低不能低于4 500 k W左右.

  余热发电量在实际运行中会随着窑工况出现较大幅度的波动, 为保护供配电站变压器安全运行, 在发电量低于6 000 k W时, 中控操作人员须要及时向供配电站询问运行负荷可靠性, 并向生产调度值班长汇报.我公司发电量低于4 500 k W时曾引起供配电站保护性跳停一次, 发电量短期内在5 500 k W左右时也可以短暂运行, 正常状况余热发电应维持在8 000 k W以上.

  6.2 开停机注意事项

  在窑系统运行期间, 生料磨系统和水泥磨系统在具备开机条件时, 中控操作人员须要向供配电站询问运行负荷可靠性并得到生产调度值班长同意再开机运行, 以免出现供配电站主变超载跳闸.

  余热发电故障停机时, 须电气联锁停生料磨、循环风机等工序设备, 供配电站变压器输出负荷不得高于16 000 k W;余热发电未并网时, 不得开生料磨系统, 以此确保供配电站主变压器不超载损坏.

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    周丰雨,周彤.基于工厂输供电平衡优化的最低总降变压器配置改造[J].水泥,2017(S1):83-85
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