【第三篇】論文題目: 基于工廠輸供電平衡優化的最低總降變壓器配置改造
摘要:本文通過配置最低外線容量, 遷就短時間影響的不利因素, 強化內控用電調度, 滿足在最不利情況下的關鍵生產系統運行而獲得最大減容效益, 與水泥設計院在最不利情況下也能保證每個子系統都能外線供電的思路不同.
關鍵詞:最低外線容量; 用電調度; 輸供電平衡; 減容效益;
我公司生產規模為:1×5 000 t/d熟料生產線+1×1 200 t/d熟料生產線+80萬t/水泥生產線, 因淘汰落后過剩產能已于2012年主動停產關閉1×1 200 t/d熟料生產線.由此導致供配電站變壓器裝機容量大, 配置不合理, 每月要交供電局的變壓器基本容量費用過多, 企業經營負擔較重.
2015年我公司在現有余熱發電量基礎上, 挖掘主變壓器在最不利情況下僅滿足燒成系統穩定運行的最低容量配置需求, 并基于主變壓器配置容量低于工廠常規設計配置的思路, 對供配電站主變壓器總容量進行了大幅度的優化減容項目實施, 并配套制定了生料工段、破碎工段、水泥粉磨工段和包裝發運工段的開機運行規則.該項目減容改造后, 至今運行平穩, 變壓器基本容量費用同比下降36%, 達到預期改造效果.項目改造與體會分享如下.
1 問題描述
1.1 廠區用電負荷分布情況
我公司正常生產時供配電站顯示最大用電負荷為20 000 k W左右, 其中:窯系統 \\(含石灰石破碎及輔料進料系統\\) 17 200 k W左右, 水泥磨系統 \\(含水泥包裝\\) 2 800 k W左右, 余熱發電正常穩定在8 000 k W左右.據現場驗證:當余熱發電正常運行時, 供配電站變壓器最大負荷顯示為12 000 k W左右.廠區用電負荷分布情況見表1.
工廠主機配置與裝機總容量配置見表2, 根據工廠裝機容量計算用電有功負荷, 以及配電站輸出電量表數據印證了計算有功負荷與實際基本一致.
1.2 供配電站變壓器配置情況
公司供配電站配置兩臺變壓器總容量為33 000 k VA, 其中1號主變容量為25 000 k VA, 2號主變為8 000 k VA.公司正常生產時, 使用1號主變, 2號主變長期處于冷備用.計費容量為25 000 k VA, 月變壓器基本容量費70萬元.
1.3 當前存在問題
2015年因受水泥市場形勢影響, 企業主機設備運轉率低于60%, 企業總用電量環比大幅下降, 導致熟料水泥單位電價居高不下, 月度對標處于極度劣勢.對比其他同規模企業發現, 我公司供配電站變壓器容量費用比較突出.因此降低供配電站變壓器容量成為企業最緊要課題, 經反復研討測算, 形成如下實施方案.
2 解決方案
2.1 技術方案與選型
結合公司實際用電情況及保留10 k V母線單母分段帶閉鎖的運行方式, 仍然使用1號變壓器為主變, 2號變壓器為冷備用的單臺運行模式.
本項目方案實施前提是余熱發電系統作為工廠的主要供電能源之一, 其與燒成系統同步運行, 不再是水泥廠的補充, 同步運行可靠性不低于生料庫儲備消耗的時間.在最不利情況下, 余熱發電故障停運時, 外線的容量最低僅能滿足燒成系統、煤磨系統、破碎輸送系統、水泥包裝發運和公共供電設備的可靠運行, 其他諸如生料制備系統、水泥粉磨系統均不能開機運行.該方案的優點是工廠在余熱發電停運時, 利用生料庫的儲備消耗時間 \\(根據庫容大小, 一般在滿庫狀態下可持續約40~48 h左右\\) 來實施緊急搶修;而缺點是若仍不能在該時間段內完成修復, 則回轉窯停運.由于余熱發電系統能夠影響系統停運的情況非常少見, 所以余熱發電設備運行可靠性一般都能達到100%.
本項目方案著眼點在于遷就短時間影響的不利因素, 確保最小主變容量能夠滿足關鍵生產系統穩定連續運行而獲得最大減容效益, 與水泥設計院在最不利情況下也能保證每個子系統都能外線供電的思路不同.
參數選型:在最不利狀況下, 即余熱發電因故障暫不能發電情況下, 1號變壓器 \\(外線容量\\) 需能保證燒成系統、煤磨系統、破碎輸送系統、水泥粉磨系統、水泥包裝發運和公共供電設備的可靠運行, 其他諸如生料制備系統均不能開機運行, 則系統有功用電負荷>12 900 k W.考慮到變壓器需要系數0.745, 由此初步確定1號主變實際容量不低于17 315 k VA, 變壓器容量選型為18 000 k VA.
2.2 變壓器擴容
同時經上級管理公司協調支持, 從其他成員企業調撥一臺閑置16 000 k VA變壓器 \\(型號SZ-16000Ⅱ/110\\) .因容量不能滿足需求, 經該變壓器制造廠家精確核算和現場勘察, 在不改變變壓器銘牌參數情況下, 對其實施擴容升級改造, 即變壓器實際出力能力在現有基礎上升級達到18 000 k VA.具體措施如下:1\\) 在變壓器兩側散熱片底部各安裝兩組共計6臺冷卻風機, 以此增強變壓器的散熱冷卻能力.2\\) 對變壓器實施全面的吊芯保養維護, 并更換絕緣油等.
2.3 技術路線
由此最終技術方案為:對公司本部110 k V變電站1號主變由25 000 k VA, 更換為16 000 k VA變壓器 \\(型號SZ-16 000Ⅱ/110\\) , 并對其實施擴容升級改造, 使其實際出力達到18 000 k VA.除變壓器本體更換外, 其他未做改動, 包括高壓系統接線.2號變壓器原設計是冗余方案, 僅僅在每年的工廠設備大中修時使用調度系統切換代替1號變壓器工作, 以此降低容量使用費用.
經電力公司確認, 上報變壓器基本容量定為16 000 k VA, 同比下降36%.
3 項目實施
2015年11月6日, 公司利用庫滿停窯期間實施了1號主變25 000 k VA變壓器減容工程, 本項目施工由經驗豐富的電力公司配套施工單位總包實施, 并在市級供電公司大力支持下順利完成.11月13日系統投入帶載運行, 截至目前運行平穩, 達到預期使用效果.經對比測算, 熟料水泥單位電價同比降低約0.045元/k Wh.
4 進一步優化方案
公司每年分別利用庫滿停窯期間實施中修和大修作業, 本部110 k V供配電站2號變壓器 \\(8 000 k VA\\) 將被臨時切換為主變壓器 \\(1號變壓器臨時處于冷備用\\) , 以供生活辦公、檢修作業和水泥粉磨包裝發運等, 經測算該期間最大用電量在3 500 k W以內.由此2號主變容量超過實際最大需求一倍, 擬計劃在合適時機對2號主變降容為4 000 k VA, 年度節約基本容量費不低于 \\(8 000 k VA-4 000 k VA\\) ×28元/ \\(k VA·月\\) =11.2萬元/月.
5 效益分析
該項目施工總費用合計34.2萬元左右, 改造工期為7 d.節約基本容量費用: \\(25 000 k VA-16 000 k VA\\) ×28元/ \\(k VA·月\\) =25.2萬元/月, 年度節約252萬元 \\(按照10個月計算\\) , 投資回收期0.18年.
6 運行總結
6.1 臨界最低發電量
由于受供配電站變壓器功率因數波動和變壓器效率損耗等影響, 變壓器輸出功率波動幅度在10%以內, 所以1號變壓器實際輸出功率在16 000 k W左右, 因此在廠區全系統正常運行時, 臨界余熱發電量最低不能低于4 500 k W左右.
余熱發電量在實際運行中會隨著窯工況出現較大幅度的波動, 為保護供配電站變壓器安全運行, 在發電量低于6 000 k W時, 中控操作人員須要及時向供配電站詢問運行負荷可靠性, 并向生產調度值班長匯報.我公司發電量低于4 500 k W時曾引起供配電站保護性跳停一次, 發電量短期內在5 500 k W左右時也可以短暫運行, 正常狀況余熱發電應維持在8 000 k W以上.
6.2 開停機注意事項
在窯系統運行期間, 生料磨系統和水泥磨系統在具備開機條件時, 中控操作人員須要向供配電站詢問運行負荷可靠性并得到生產調度值班長同意再開機運行, 以免出現供配電站主變超載跳閘.
余熱發電故障停機時, 須電氣聯鎖停生料磨、循環風機等工序設備, 供配電站變壓器輸出負荷不得高于16 000 k W;余熱發電未并網時, 不得開生料磨系統, 以此確保供配電站主變壓器不超載損壞.
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