降低鋼鐵企業(yè)用電損耗問題的探討

黃美華，劉廣莉

（梅山鋼鐵公司 能環(huán)部，南京 210039）

梅山鋼鐵公司（以下簡稱“梅鋼”）目前共有9所變電站10條架空線以及千余臺(tái)變壓器，2007—2009年平均每年購買電量109.18GWh，每年損失電量約22.3GWh，損失率達(dá)2%。梅鋼用電系統(tǒng)包括公司內(nèi)部生產(chǎn)、梅山生活區(qū)、27家關(guān)聯(lián)單位、28家外供單位和39家施工建設(shè)單位用電。用電特點(diǎn)是：外供用戶多，用電量大，損耗大。

目前，用電損耗主要由以下幾個(gè)方面造成：①變壓器固定損耗；②11條架空線路損耗量；③電能表或互感器誤差造成的計(jì)量失真損耗；④絕緣子被擊穿或絕緣子表面污穢等原因?qū)е碌蛪壕€路漏電或放電；⑤導(dǎo)線、電纜線徑偏小，發(fā)熱造成電能損耗；⑥三相負(fù)荷不平衡造成線路和配電變壓器損耗；⑦線路中有未裝表計(jì)的有線電視放大器、寬帶等用電設(shè)備；⑧老式機(jī)械電能表自身的損耗；⑨竊電，生活區(qū)居民竊電現(xiàn)象嚴(yán)重。其中變壓器損耗、線路損耗為用電損耗主要原因。

1 降低變壓器固定損耗

電力變壓器損耗分為銅耗和鐵耗。銅耗是由于線圈直流電阻和漏磁場在導(dǎo)線、結(jié)構(gòu)件以及油箱壁作用引起的，鐵耗主要是變壓器鐵心的磁滯損耗和渦流損耗、結(jié)構(gòu)件的渦流損耗以及介質(zhì)損耗。變壓器損耗分為有功功率損耗和無功功率損耗2部分。

1.1 合理選用變壓器型號(hào)

選擇技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能型配電變壓器，能最大限度降低損耗。目前國內(nèi)研制生產(chǎn)的S11系列配電變壓器的效率與S9系列相比，在性能參數(shù)滿足規(guī)程要求的前提下，空載損耗下降30%以上。而非晶合金鐵心變壓器S11系列與S9系列相比，空載損耗平均下降75%，空載電流下降了80%。統(tǒng)計(jì)表明，梅鋼配電變壓器的損耗約占電網(wǎng)總損耗的30%以上，所以選擇經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能型配電變壓器，對(duì)降低損耗至關(guān)重要。

1.2 合理選擇變壓器容量及臺(tái)數(shù)

變壓器容量選擇過大，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，變壓器不能充分利用，空載損耗增加；選擇容量過小，會(huì)引起變壓器過負(fù)荷運(yùn)行，損耗增加，還有可能導(dǎo)致變壓器燒毀。所以，配電變壓器必須根據(jù)平時(shí)負(fù)荷和最大負(fù)荷并結(jié)合環(huán)境變化的影響進(jìn)行合理選擇。配電變壓器位置的選擇除滿足一般要求外，還要考慮將配電變壓器移至負(fù)荷中心，使供電半徑盡量控制在500m以內(nèi)。對(duì)于負(fù)荷密度小的地區(qū)，也應(yīng)盡量將90%的負(fù)荷控制在500m以內(nèi)，極個(gè)別小負(fù)荷點(diǎn)即使超出供電半徑，對(duì)低壓電網(wǎng)損耗的影響也不大。

1.3 合理分?jǐn)傋儔浩鲹p耗

梅鋼從南京供電公司購入電量結(jié)算表計(jì)為高壓計(jì)量，而大部分外供用戶為低壓計(jì)量，表計(jì)讀數(shù)不包含變壓器及其他損耗。將變壓器損耗分為有功和無功2部分，合法、合理分?jǐn)偟礁鞯蛪和夤┯脩?，能夠有效減少公司用電損耗、促進(jìn)用戶積極采取節(jié)能措施，改變以往損耗由梅鋼承擔(dān)的狀況。合理分?jǐn)傄允裁礃拥姆椒▉碛?jì)量和計(jì)算呢？在外供用戶計(jì)量處加裝無功電量計(jì)量表，用高壓計(jì)量的有功電量減去外供用戶有功電量，計(jì)算有功供電量。同樣用高壓計(jì)量的無功電量減去外供用戶無功電量，計(jì)算無功供電量，以變壓器的通電時(shí)間作為對(duì)應(yīng)變壓器的運(yùn)行小時(shí)數(shù)。

2 減少線路損耗

梅鋼從南京供電公司購電電壓等級(jí)為220 kV、110 kV，經(jīng)過變電所和高壓配電室降壓至35 kV、10 kV、6 kV、3 kV等級(jí)的中壓，最終通過現(xiàn)場變壓器降至可用低壓。根據(jù)國家規(guī)定，線損率要達(dá)到以下指標(biāo)：一次變壓線損率＜3.5%；二次變壓線損率＜5.5%；三次變壓線損率＜7%。梅鋼低壓用戶覆蓋面較廣，線路上下縱橫交錯(cuò)，總的長度不下萬米，因此造成的電能損耗相當(dāng)可觀。所以，減少線路損耗必須引起足夠重視。

2.1 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

在用電期加強(qiáng)功率因數(shù)的管理，維持功率因數(shù)在0.9以上。提高功率因數(shù)一方面可以減少線路無功功率的損耗，另一方面可以減少電力費(fèi)用支出，從而達(dá)到降本增效目的。

安裝無功補(bǔ)償裝置是最常用、最有效的提高功率因數(shù)、降損節(jié)能的裝置。這里以長20 km的某線路為例予以說明。該線路的主干線長約6 km，配變64臺(tái)，總?cè)萘? 540 kVA，負(fù)荷主要為小企業(yè)用電及生活用電，年線損率9%左右，線路月均功率因數(shù)0.75～0.80。電網(wǎng)改造后，按照集中補(bǔ)償?shù)脑瓌t進(jìn)行無功補(bǔ)償，在配變處安裝無功補(bǔ)償裝置，共安裝無功補(bǔ)償設(shè)備53臺(tái)。補(bǔ)償裝置以自動(dòng)投切為主，投入運(yùn)行后，降損效果明顯?，F(xiàn)選擇幾個(gè)代表月數(shù)據(jù)（2009年12月、2010年1月負(fù)荷較小，2010年7、8月負(fù)荷較大）進(jìn)行對(duì)比，補(bǔ)償前后效果見表1。

表1 補(bǔ)償效果對(duì)比表

無功補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行后，平均功率因數(shù)由0.79提高到0.90，線損率也由原來的8.9%降到6.8%左右。年電能降損率為23%，即線損率降低了9×23%=2.7%。該線路供電量按8GWh計(jì)，可少損失電量8GWh×2.7%=0.216GWh，電價(jià)按0.45元/kWh計(jì)算，折合電費(fèi)0.216GWh×45萬元/GWh=9.72萬元。補(bǔ)償裝置投運(yùn)后，效果明顯，效益可觀。無功補(bǔ)償裝置能實(shí)現(xiàn)無功就地平衡，對(duì)降低供電線損、提高負(fù)荷功率因數(shù)、加強(qiáng)電網(wǎng)供電能力有重大意義。公司應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，在電力技改或新一輪擴(kuò)建中，充分發(fā)揮無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

2.2 準(zhǔn)確選用計(jì)量設(shè)備

梅鋼外供用戶較多，合理計(jì)算不但關(guān)系到公司的利益，還關(guān)系到正確認(rèn)識(shí)和利用能源，公平對(duì)待消費(fèi)的問題。通過正確選擇計(jì)量設(shè)備，能保證它的誤差長時(shí)間保持在準(zhǔn)確度內(nèi)，有效降低線損。電能計(jì)量裝置主要由電能表和互感器構(gòu)成，電能表和互感器的準(zhǔn)確度很重要，如果電能表和互感器選擇不當(dāng)，就會(huì)增加線路損耗。選擇電流互感器時(shí)應(yīng)充分考慮額定一次電壓、額定一次電流、額定二次電流、互感器型號(hào)、準(zhǔn)確等級(jí)和額定二次容量是否滿足要求。選擇一次電流時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際運(yùn)行電流在20%～120%額定電流范圍內(nèi)。在電流互感器中，一定的準(zhǔn)確等級(jí)與一定的容量相對(duì)應(yīng)，當(dāng)二次側(cè)負(fù)荷過大時(shí)，則互感器的準(zhǔn)確等級(jí)下降，電能計(jì)量用的互感器，其準(zhǔn)確等級(jí)應(yīng)為0.2～0.5級(jí)，因此，選擇電能計(jì)量用電流互感器時(shí)，二次負(fù)載總和應(yīng)小于其0.2～0.5級(jí)下的額定容量。電壓互感器二次回路電壓降，對(duì)Ⅰ、Ⅱ類計(jì)費(fèi)用電能計(jì)量裝置，應(yīng)不大于額定二次電壓的0.2%，其他電能計(jì)量裝置應(yīng)不大于額定二次電壓的0.5%。

2.3 采用負(fù)荷中心供電降低線損

降低線路損耗的重要前提條件，就是選擇好變電所的位置。也就是變電所要接近負(fù)荷中心,而這種接近是相對(duì)的，并無準(zhǔn)確界線。

（1）現(xiàn)狀描述

現(xiàn)階段公司大部分的10/0.4 kV高壓配電室的位置選擇欠佳，變電所的位置大多設(shè)在廠區(qū)的一側(cè)，談不上接近負(fù)荷中心。且單臺(tái)變壓器容量選用的是2 000 kVA或2 500 kVA，并且多臺(tái)集中在1個(gè)變電所內(nèi)，低壓供電線路長、供電線路的損耗大的現(xiàn)象比較突出。新擴(kuò)建的變電所、配電房，雖然在設(shè)計(jì)規(guī)范中早有明確規(guī)定變電所應(yīng)位于負(fù)荷中心，但在實(shí)際工程中，考慮在廠房、車間設(shè)置車間變電所占去了一塊場地面積就覺得不劃算，往往難以實(shí)施，結(jié)果造成遠(yuǎn)距離送電，要多付電費(fèi)，而且電能質(zhì)量不高，使設(shè)備精度降低、易發(fā)熱、壽命短。

（2）解決措施

在設(shè)計(jì)、規(guī)劃上多花力氣，增加投入，減少一些先天的不足。一個(gè)工廠整體布局的先天不足，光靠后期努力是很難挽回的。設(shè)計(jì)審查、審批、審圖單位的作用就更顯重要。高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，是提高質(zhì)量、降低能耗、提高競爭力的重要保證。應(yīng)當(dāng)及早認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，做好工程設(shè)計(jì)工作。新增的變電所采用負(fù)載中心供電法，將電源引入負(fù)載中心，相當(dāng)于縮短了電源與等效負(fù)載間的距離，同時(shí)部分負(fù)載電流改變方向，使原干線段上的電流分配趨于平衡，其作用與減小電流及線路電阻等效。因此采用負(fù)載中心供電法既能節(jié)能降耗，又能節(jié)省資金。建議梅鋼新一輪發(fā)展建設(shè)中采用負(fù)荷中心供電法。視負(fù)載中心區(qū)域的分布情況，可將變壓器分散設(shè)置，使供電干線盡量以變壓器為中心向四周輻射；對(duì)采用干線、支線及分支線三級(jí)放射式供電的線路，應(yīng)基本保證前級(jí)向后級(jí)的供電點(diǎn)在后級(jí)的負(fù)載中心處；對(duì)于單端供電的直線及環(huán)路布設(shè)的線路，可斷開原電源，將其重新接入負(fù)載中心處即可。

3 生活區(qū)用電分級(jí)管理

梅鋼公司供生活區(qū)用電力每年產(chǎn)銷差在40%以上。2009年，公司大力開展生活區(qū)降損增效活動(dòng)，整頓用電秩序，降低線損，節(jié)能減排。一是深入現(xiàn)場全面開展用電普查，有針對(duì)性地制定整改措施，減少“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象；二是加速推進(jìn)表計(jì)專項(xiàng)改造工作，投入資金計(jì)劃性地對(duì)生活區(qū)表計(jì)進(jìn)行整改更換，做到電能表統(tǒng)一集中管理；三是開展節(jié)電宣傳工作，利用各種平臺(tái)向職工宣傳各種規(guī)章制度。

［1］ 周紹敏.電工基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2006.