冷坑变电站主变资源合理配置探讨

黄小云

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

冷坑变电站主变资源合理配置探讨

黄小云

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

冷坑110kV变电站目前有两台主变，主变容量均为31500kVA，主变最初设计运行方式为分列运行，两台主变不能经济运行，主变负荷不能均摊负荷，从而易发生主变因为承担负荷不同导致进线开关发热等安全事故，为了解决一些不必要出现的安全问题，有必要对两台主变资源重新理行配置，从而达到最佳运行状态，真正保证变电站安全稳定高效供电。

冷坑变电站；用电负荷；经济运行；主变；母线；负载损耗

1 引言

德兴铜矿冷坑110kV变电站于1985年投入使用，是德兴铜矿二期工程的配套供电工程，主要为泗洲选矿厂、精尾厂、铸造公司及环保设施的用电负荷供电。日平均负荷为39000kW（6kV侧29000kW、35kV侧10000kW）该变电站由于运行时间长设备老化严重，变压器自身损耗大。变压器和110kV少油断路器均存在渗漏现象，且变压器和开关均属淘汰产品，给变电站安全运行带来一定影响。随着德兴铜矿13万t/d扩能项目的建成，用电量呈逐年上升趋势。给冷坑变电站带来增加用电负荷的压力。因此冷坑变电站自2010年进行了全面改造，更换了主变压器，增加了35kV电压等级的供配电设施［1］，从而使德兴铜矿供电网络最终形成以大山选矿厂为负荷中心的220kV变电站和以泗洲选矿厂为负荷中心的110kV变电站合理供电模式，减少了两个变电站间的6kV联络线路。

改造后冷坑变电站的1#、2#主变压器额定容量均为31500kVA，最初设计主变运行方式为1#主变带35kV侧负荷、2#主变带6kV侧负荷分列运行，从而导致1#主变负荷率仅为35%、而2#主变几乎满负荷运行的缺陷。所以有必要重新对冷坑变电站的主变资源重新进行配置，以其提高变电站安全运行性能，降低电能损耗。

2 变电站运行方式研究

2.1工艺简介

以上为冷坑变电站主接线简图，图中新增线路为冷下35kV线路，新增主变压器容量为2*31500kVA，主变型号为节能型SSZ11-M-40000/110±8× 1.25%/38.5±2×2.5%/6.6kV三线卷变压器，高中低三侧容量比为100∶100∶100。

图1　冷坑变电站主接线图

冷坑变电站分别由德兴220kV站、泗洲庙110kV站供电，泗洲庙也由德兴220kV变供电，形成了一个从德兴—泗洲庙—冷坑—德兴的开环运行网络。冷坑变电站主供德兴铜矿的主要生产车间，其负荷性质要求当一个电源失去以后，能保证全部或大部分负荷的供电，负荷重要，供电安全可靠性高。主要负荷包括：冷坑站28000～36000kW，下山站5000kW，太白站8000～10000kW，铜埠、曹门4000kW，5#砂泵站及西分级站4000kW，共计49000～58000kW，新增环保线路，正常情况下，冷坑两台31500主变配置，能完全保证本站、下山、太白、铜埠、曹门、及5#砂泵站的负荷需要。

极端情况下才出现略有过额定负荷现象，2010年改造时两台主变为分列运行，造成冷坑变电站两台主变负荷不均，从而会出现一系列故障［6］。

2.2运行参数研究

日常主变运行方式为1#主变带35kV侧负荷、2#主变带6kV侧负荷分列运行，从而导致1#主变负荷率仅为35%、而2#主变几乎满负荷运行。

该运行方式的主要弊端有：①两台主变不能经济运行［2］，能耗较大，60%～70%负荷率为最佳经济运行；②6kV进线开关及母线因承担负荷重导致发热严重，易发生安全事故；③变电站停电检修或事故抢修时，存在两台主变之间以及6kV两段母线之间的倒换，倒闸操作复杂，浪费大量停电时间，增加生产成本。

变电站两台主变型号均为SZ11-31500/110，电压等级相同、阻抗相同、同相位，理论上符合变压器并列运行的三个条件。因此，冷坑110kV变电站1#、2#主变压器并列运行，使运行方式最优化，两台变压器均能经济运行。

3 主变资源重新配置，实现变电站供电最大优化

3.1主变资源重新配置的必要性

冷坑变电站是矿山生产重要的供电变电站，而变压器是变电站的重要设备，运行时间特别长，为了提高变压器供电中的经济运行及可靠性，在运行中可以把这两台主变并联运行［3］，这样当1#主变发生故障时，2#主变还可以运行并保证泗洲厂等重要供电用户的用电，提高了供电的可靠性。

同时可以在负荷重的单位在不需要用电时，可将1#主变退出运行，可以减少变压器的空载损耗，提高效率，可以改善冷坑变电站的功率因素，提高供电系统的经济性。

3.2具体实施

（1）利用兆欧表及核相仪确定两台变压器并列运行的三个条件［4］，即电压等级相同、阻抗相同、同相位；

（2）变压器高压侧合环，即两台变压器110kV进线并联；

（3）变压器低压侧合环，即6kV侧通过母联实现1#、2#主变合环运行，最终运行方式为35kV侧负荷仍有1台主变承担、6kV侧负荷由2台主变共同承担。

3.3经济效益

变压器负载损耗为铜损，由负载电流决定，与电流平方成正比。冷坑变电站两台主变SZ11-31500/110变压器负载损耗高压—中压为154.44、高压—低压为169.23，额定电流中压900A、低压5000A，功率因素按考核指标0.9计算。

（1）分列运行两台变压器损耗：

1#主变负载损耗P1：（10000/0.9/35000=318A）2=154.44:（900A）2，故P1=19.28kW。

2#主变负载损耗P2：（29000/0.9/6300=5114A）2=169.23：（5000A）2，故P1=177.03kW。

两台变压器负载总损耗P总=P1+P2=19.28+177.03 =196.31kW。

（2）并列运行两台变压器损耗：

1#主变高压—中压侧负载损耗因负荷不变，故P1中=19.28kW，高压—低压侧负载损耗，P1低：（10000/0.9/6300=1763A）2=169.23：（5000A）2，故P1低=8.61kW。

2#主变负载损耗P2：（19000/0.9/6300=3351A）2=169.23：（5000A）2，故P2=76.01kW。

两台变压器负载总损耗P总=P1中+P1低+P2=19.28+8.61+76.01=103.9kW。

（3）并列运行较分列运行减少损耗P=196.31-103.9=92.41kW，除去变电站检修时间全年按360天（全天24小时）计算可节省电耗约为：

92.41×24×360=798422.4kW·h

则每年可创经济效益（节约电费支出，电费按峰谷电价最低值0.642元计算）：

798422.4kW·h×0.642元=51.2587万元。

4 结语

随着变压器的运行时间长，两台主变并列运行的优点会越来越体现，不仅能消除设备安全隐患，而且能提高变电站安全运行可靠性［5］，确保人身安全；同时能使变电站倒闸操作简单化，变电站供电的连续性得到保障；变电站供电设备能经济运行，降低能耗，不仅能达到节能要求，而且减少了设备故障。值得在别的110kV变电站推广。

［1］范茜勉， 王文飞. 变压器并列运行研究［J］. 技术与市场， 2015（5）:103， 105.

［2］刘照林. 不等容量变压器并列运行条件与经济运行方式的确定方法［J］. 山西电力， 2013（4）:10-20.

［3］马岗， 肖永明. 工业变压器常见的故障形式和诊断［J］. 电源技术应用， 2013（1）:11-14.

［4］程玲. 浅议变压器并列运行时应注意的几个问题［C］ //安徽省电机工程学会， 第十五届华东六省一市电机工程（电力）学会输配电技术研讨会论文集， 2007:16-25.

［5］安俏. 基于支持向量机的电力变压器故障诊断的方法研究［D］. 天津:河北工业大学， 2011:18-24.

［6］王健. 基于微功率无线组网技术的故障定位系统在智能配网中的应用方案［J］. 广西电业， 2014（3）:18-20.

Research on Rational Allocation of Resources in Lengkeng Main Substation

HUANG Xiao-yun
（Dexing Copper Mine， Jiangxi Copper Corporation， Dexing 334224， Jiangxi， China）

The Lengkeng 110kV substation had two main transformers， main transformer capacity were 31500kVA. Originally designed operation mode for disaggregated runs， two main transformer could not realizeeconomic operation， main transformer load cannot be shared equally load which could cause the different line switches heating safety accidents. In order to avoid such safety accident， it was necessary to reallocate the resources to two main transformers， to realized the best operation status， and ensured high efficiency and stable power supply of the substation.

Lengkeng substation；electric load；economic operation；main transformer；generatrix；load losses

TD611+.2

B

1009-3842（2016）03-0087-03

2016-03-29

黄小云（1966-），男，江西上高人，本科，暖通工程师，从事通风除尘技术工作。E-mail：1281133537@qq.com