TRT機組并網(wǎng)發(fā)電下總降變電站經(jīng)濟運行的研究與實踐

呂 欣

引言

某400萬t產(chǎn)能冶金企業(yè)堅持精細化管理、精益化運營，以降本增效和技術(shù)創(chuàng)新為突破口，創(chuàng)新管理，推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，利用煉鐵高爐爐頂煤氣的壓力能和熱能通過透平膨脹機做功轉(zhuǎn)化成機械能，機械能驅(qū)動發(fā)電機組轉(zhuǎn)化成電能，即煉鐵高爐配置TRT高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（以下簡稱TRT）并網(wǎng)發(fā)電，沖減外購生產(chǎn)用電電量，降低生產(chǎn)用電成本，通過分析在運TRT發(fā)電并網(wǎng)工況和1#總降變電站供電運行方式，依據(jù)TRT發(fā)電負荷和生產(chǎn)用電負荷情況，調(diào)整1#總降變電站運行方式，停運一臺20000 kVA主變壓器，減少1#總降變電站主變壓器基本容量電費和有功功率損耗電度電費支出而獲得一定的經(jīng)濟效益。

1　基本工況

1.1　供電網(wǎng)架

1#總降變電站66 kV順鐵一線和順鐵二線兩路地區(qū)供電電源可互為備用或一用一備運行，單回供電容量即可滿足全部用電負荷，通過66 kV母線橋分別帶1#主變及6 kVⅠ段母線、2#主變及6 kVⅡ段母線、3#主變及6 kVⅢ段母線運行，66 kV母線橋具備1#、2#和3#主變一次側(cè)（即66 kV順鐵一、二線）并列操作運行條件，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線具備1#、2#和3#主變二次側(cè)分別并列操作運行條件，另6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線帶有公共旁路母線。

1#總降變電站1#、2#和3#主變均并有TRT發(fā)電機組，其中1#830 m3高爐配置1#TRT發(fā)電機組并網(wǎng)于1#主變6 kVⅠ段母線，2#580 m3高爐配置2#TRT發(fā)電機組、3#450 m3高爐配置3#TRT發(fā)電機組和4#580 m3高爐配置4#TRT發(fā)電機組均并網(wǎng)于2#主變6 kVⅡ段母線，5#830 m3高爐配置5#TRT發(fā)電機組并網(wǎng)于3#主變6 kVⅢ段母線，供電網(wǎng)架如圖1，TRT發(fā)電機組參數(shù)如表1，主變參數(shù)如表2。

圖1　供電網(wǎng)架

表1　TRT發(fā)電參數(shù)

表3　1#總降變電站主變負荷率

表2　主變參數(shù)

1.2　負荷情況

冶金企業(yè)為不間斷生產(chǎn)、連續(xù)用電的生產(chǎn)工藝，受冬季氣溫較低影響，電動風機、軋鋼產(chǎn)線等相應生產(chǎn)設備用電負荷同比夏春秋季略有增加，而TRT發(fā)電受冬季進口煤氣溫度影響，發(fā)電量同比夏春秋季略有減少，分析認為12月份1#總降變電站主變負荷率和TRT發(fā)電效率最具代表性，1#總降變電站主變負荷率如表3，TRT發(fā)電效率如表4，饋出線運行負荷情況如表5。

表4　TRT發(fā)電效率 %

2　經(jīng)濟方式運行

2.1　運行方式

2.1.1TRT發(fā)電并網(wǎng)前

表5　饋出線運行負荷情況

常規(guī)下，1#總降變電站66 kV順鐵一線帶1#主變及6 kVⅠ段母線運行，順鐵二線通過66 kV母線橋同時帶2#主變及6 kVⅡ段母線和3#主變及6 kVⅢ段母線解列運行，66 kV母線橋備自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線冷備用。

2.1.2TRT發(fā)電并網(wǎng)后

經(jīng)協(xié)商，地區(qū)供電部門同意1#和3#主變執(zhí)行短時并列操作、相互倒運但不能同運，2#主變故障或檢修時可臨時安排1#和3#主變壓器同運，并利用各主變壓器一次計量裝置實時監(jiān)控運行情況。

當選擇1#主變停運時，1#總降變電站66 kV順鐵一線通過66 kV母線橋帶2#主變運行，2#主變通過6 kVⅠ段與Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)同時帶6 kVⅠ段和Ⅱ段母線運行，順鐵二線帶3#主變及6 kVⅢ段母線運行，66 kV母線橋備自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線冷備用。

當選擇3#主變停運時，1#總降變電站66 kV順鐵一線帶1#主變及6 kVⅠ段母線運行，順鐵二線通過66 kV母線橋帶2#主變運行，2#主變通過6 kVⅡ段與Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)同時帶6 kVⅡ段和Ⅲ段母線運行，66 kV母線橋備自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線冷備用。

2.2　負荷平衡

當高爐順產(chǎn)時，TRT發(fā)電正常運行向電網(wǎng)送電；當高爐生產(chǎn)不順或短時休風時，視用電負荷情況，安排TRT發(fā)電機不解列作電動運行；當高爐定修休風或TRT發(fā)電機組檢修、故障時，TRT發(fā)電機解列停機。下面以選擇3#主變停運為例說明負荷平衡方案。

2.2.1單臺TRT發(fā)電停機或電動

當1#TRT發(fā)電停機或電動時，1#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少4564 kVA左右，1#主變運行容量由10802 kVA增加到15388 kVA左右，負荷率由54.01%升至76.94%左右，即供電容量可滿足用電需求。

當 2#、3#、4#、5#TRT 發(fā)電中任意一臺停機或電動時，2#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少2917～4596 kVA左右，2#主變運行容量由21631 kVA增加到24548～26227 kVA左右，負荷率由86.53%升至98.20%～104.91%左右，正常計劃時，生產(chǎn)調(diào)度提前安排將1#TRT發(fā)電通過6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線倒閘轉(zhuǎn)運至2#主變并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電量相互沖抵，故障突發(fā)時，生產(chǎn)調(diào)度立即安排棒材軋鋼產(chǎn)線停止軋鋼以迅速減少12000 kVA左右用電負荷，防止2#主變滿載過載運行，然后再執(zhí)行1#TRT發(fā)電轉(zhuǎn)運，即供電容量可滿足用電需求。

2.2.2兩臺TRT發(fā)電同時停機或電動

當 1#TRT 與 2#、3#、4#、5#TRT 中任意一臺同時停機或電動時，1#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少4564 kVA左右，1#主變運行容量由10802 kVA增加到15388 kVA左右，負荷率由54.01%升至76.94%左右，2#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少2917～4596 kVA左右，2#主變運行容量由21631 kVA增加到24548～26227 kVA左右，負荷率由86.53%升至98.20%～104.91%左右，正常計劃時，生產(chǎn)調(diào)度盡量同時安排棒材軋鋼產(chǎn)線同時停產(chǎn)檢修，減少12000 kVA左右用電負荷，由2#和3#總降變電站供電的高線軋鋼產(chǎn)線、全連軋軋鋼及半連軋軋鋼產(chǎn)線保障生產(chǎn)順暢，否則需提前安排將棒材四線3000 kVA左右用電負荷通過6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線倒閘轉(zhuǎn)運至1#主變供電，故障突發(fā)時，生產(chǎn)調(diào)度立即安排棒材軋鋼產(chǎn)線停止軋鋼以迅速減少12000 kVA左右用電負荷，防止2#主變滿載過載運行，然后再執(zhí)行棒材四線3000 kVA左右用電負荷轉(zhuǎn)運，屆時1#主變負荷率升至91.94%左右以下、2#主變負荷率降至92.91%左右以下，即供電容量可滿足用電需求。

當 2#、3#、4#、5#TRT 中任意 2 臺同時停機或電動時，2#主變并網(wǎng)發(fā)電量減少6160～7847 kVA左右，2#主變運行容量由21631 kVA增加到27791～29478 kVA左右，負荷率由86.53%上升為111.16%～117.91%左右，正常計劃時，生產(chǎn)調(diào)度盡量同時安排棒材軋鋼產(chǎn)線同時停產(chǎn)檢修，減少12000 kVA左右用電負荷，由2#和3#總降變電站供電的高線軋鋼產(chǎn)線、全連軋軋鋼及半連軋軋鋼產(chǎn)線保障生產(chǎn)順暢，否則需提前安排將棒材三線5000 kVA左右用電負荷通過6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線公共旁路母線倒閘轉(zhuǎn)運至1#主變供電，將除塵二線1800 kVA左右用電負荷在除塵配電室并列倒閘至除塵一線帶全段運行，故障突發(fā)時，生產(chǎn)調(diào)度立即安排棒材軋鋼產(chǎn)線停止軋鋼以迅速減少12000 kVA左右用電負荷，防止2#主變過載運行，然后再執(zhí)行棒材三線5000 kVA左右和除塵二線1800 kVA左右用電負荷轉(zhuǎn)運，屆時1#主變負荷率升至88.01%左右以下、2#主變負荷率降至90.71%左右以下，即供電容量可滿足用電需求。

2.2.33臺及以上TRT發(fā)電同時停機或電動

當 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 3 臺同時停機或電動時，生產(chǎn)調(diào)度安排棒材軋鋼產(chǎn)線同時停產(chǎn)檢修，減少12000 kVA左右用電負荷，由2#和3#總降變電站供電的高線軋鋼產(chǎn)線、全連軋軋鋼及半連軋軋鋼產(chǎn)線保障生產(chǎn)順暢為有效的最佳方案。

當 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 3 臺以上同時停機或電動時，說明生產(chǎn)節(jié)奏已經(jīng)放慢或遇極端情況，所有生產(chǎn)工序的用電負荷均會大幅下降，特別是軋鋼產(chǎn)線幾乎停產(chǎn)，可不做考慮。

分析綜上負荷平衡，生產(chǎn)調(diào)度應合理編制生產(chǎn)計劃，煉鐵高爐錯時定修休風，優(yōu)化4條軋鋼產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)奏，盡量避免 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 2 臺同時停機或電動，選擇高爐定修休風與棒材軋鋼產(chǎn)線檢修聯(lián)動，減少負荷平衡調(diào)整供電運行方式的次數(shù)，保障安全經(jīng)濟運行。

3　經(jīng)濟效益

3.1　基本容量電費

地區(qū)供電部門大型工業(yè)用電實行兩部制電價收費，除電度電費按“峰、谷、平”時段電價收取外，基本容量電費按1#總降變電站主變壓器額定容量22元/kVA收取，停運1#或3#20000 kVA主變壓器，可減少基本容量電費支出528萬元/年。

3.2　有功變損電費

主變壓器的有功功率損耗采用理論法計算，有功功率損耗ΔΡT如下：

式中，Sc——變壓器運行負荷，kVA；

Sr——變壓器額定容量，kVA；

ΔΡ0——變壓器空載有功損耗，kW；

ΔΡk——變壓器滿載有功損耗，kW。

電度電費除“峰、谷、平”綜合差價外含城市建設附加費、農(nóng)網(wǎng)還貸資金和可再生能源發(fā)展基金等綜合電價約為0.52元/kW·h，按8760 h/年計算，1#或3#主變壓器停運可減少有功功率損耗如表6。

表6　主變有功功率損耗

綜上，合計減少1#總降變電站主變壓器基本容量電費和有功功率損耗電度電費支出可達550萬元/年。

4　結(jié)語

通過TRT發(fā)電負荷和生產(chǎn)用電負荷平衡分析，合理調(diào)整1#總降變電站運行方式，66 kV順鐵一、二線分帶，主變壓器解列運行，滿足生產(chǎn)用電供給側(cè)環(huán)并操作、互為備用的安全靈活性要求，停運1#或3#20000 kVA主變壓器，滿足生產(chǎn)用電需求側(cè)用電容量要求，成功實現(xiàn)減少1#總降變電站主變壓器基本容量電費和有功功率損耗電度電費支出而獲得一定的經(jīng)濟效益。

[參考文獻]

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