基于節(jié)能降耗的配電設備改造分析與應用

郝 巍，李勁鋒，姚 陽

（1.國網冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000；2.國網玉田縣供電公司，河北 張家口 075000；3.國網冀北綜合能源服務有限公司，北京 西城 100045）

隨著社會經濟水平的不斷提高，人們逐漸加大了對用電量的需求，這無疑增加了用電負荷度，然而，部分企業(yè)為了節(jié)省成本，仍在使用傳統落后的電力設備，這些設備具有功率低、配置低、能耗高等特點，難于滿足企業(yè)的用電需求，甚至加劇了環(huán)境的污染程度。因此，為了倡導我國節(jié)能降耗發(fā)展理念，如何科學改造和應用配電設備是相關企業(yè)必須思考和解決的問題。

1 某煙廠配電室概況

某煙廠配電室內部設備安裝使用于1992年5月，至今28年。生產現場所使用的配電設備主要包含以下類型，分別是6臺10 kV高壓開關柜、13臺5 kV低壓開關柜和3臺1600 kVA變壓器。其中，高壓開關柜作為一種固定式傳統柜，內部使用的控制電器主要以斷路器為主，采用過流保護的方式，實現對回路的保護。低壓開關柜主要使用了傳統的低壓配電柜，這種類型的配電柜，內部缺乏防護機制，無法根據防護等級對低壓開關柜進行防護。

2 基于節(jié)能降耗的配電設備改造方案

2.1 高壓開關柜改造

高壓開關柜型號為GG-1A型，屬于一種老型號柜，內部結構主要以開啟式結構為主，主母線主要暴露于頂部位置，柜前有防護裝置，柜后和柜頂沒有防護裝置，整個高壓開關柜防護等級較低；此外，連鎖閉鎖流程過于煩瑣和復雜，操作難度高[1]，這無疑增加了作業(yè)人員操作失誤的可能性。保護系統內部的電源直接與TA設備相連接，這種保護方式存在盲區(qū)，無法對設備運行狀態(tài)進行全面有效的保護?？傊?，高壓開關柜設備不僅維護成本高，而且安全性能差，無法滿足配電設備的運行需求[2]。而改造后的高壓開關柜型號為KYN28A-12型，開關柜在具體的設計中，主要是在參照金屬封閉開關設備的基礎上進行設計的。1KYN28A-12高壓柜一次系統如圖1所示。從圖中可以看出，該系統主要由2大部分組成，分別是柜體和移開部件，其中，柜體被劃分為4個不同的隔室，防護等級為IP4X，開關柜內部含有機械聯鎖功能，在電氣連鎖功能的配合下，可以滿足開關柜的閉鎖相關標準和要求。連鎖功能在具體的使用中，往往會涉及到投入使用和解鎖使用兩個環(huán)節(jié)，作業(yè)人員在確保操作行為規(guī)范的情況下，可以同時進行這兩個環(huán)節(jié)[3]。無須增加其他多余的操作環(huán)節(jié)，極大地提高了操作的快捷性和方便性，為確保保護系統能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運行打下堅實的基礎。

2.2 低壓開關柜改造

低壓開關柜在改造前，所選用的型號為BSL老型號，內部結構主要以開啟式結構為主，主母線通常暴露在低壓開關柜的頂部，防護等級相對較低，開關柜在運行期間，容易發(fā)生安全事故現象。同時，由于低壓配電屏之間沒有設置相應的隔板，一旦某低壓配電屏出現運行異常問題，勢必會影響其他低壓配電屏的正常運行[4]，因此，無法滿足配電設備安全使用需求。經過改造后，低壓開關柜型號為GGD型，所選用的電壓類型為交流電壓，柜體的整體防護等級有所增加，達到了IP40，該開關柜具有良好的散熱性能，柜門拆裝方便快捷，設備價格便宜，縮小了企業(yè)的購買成本。通過對低壓開關柜進行改造，不僅降低了該開關柜的安全風險，還達到了電氣設備安全技術相關標準和要求，同時，還降低了配電設備的人工維修工作量，使得設備維修成本降到最低，為進一步提高企業(yè)的社會效益和經濟效益打下基礎。

圖1 1KYN28A-12高壓柜一次系統

2.3 母線材質改造

為了進一步降低配電線路的電能損耗量，技術人員要重視對母線材質的科學改造，為此，技術人員要嚴格按照合金母線設置相關標準和要求，將鋁導體和銅導體的直流電阻率分別設置為0.02900Ωm、0.01777 Ωm，確保三相線路能夠盡可能降低鋁母線的功率損耗量。此外，與鋁母線相比，銅母線的功率消耗量最低，因此，技術人員還要根據某煙廠配電室的管理需求，將母線材質統一改造為銅母線[5]，同時，還要將變壓器與低壓進線柜之間間距縮小，盡可能縮小低壓母線的長度，以達到降低材料使用量和線路電能損耗量的目的。

2.4 變壓器改造

某煙廠配電室內部所使用的原變壓器型號為S9系列型號，原變壓器共3臺，電容量為1600 kVA，這種類型的變壓器內部還有大量的鐵芯成分，這無疑增加了變壓器的空載電能損耗量。自投入使用配電設備28年來，企業(yè)從未對變壓器油進行相關的油譜研究，導致變壓器的內部絕緣性能難以得到有效保證。同時，原變壓器內部沒有設置相應的防護網，導致電擊傷亡事故頻繁發(fā)生[6]，因此，為安全起見，技術人員要及時購買和更換新的變壓器。通過將原變壓器更換為節(jié)能變壓器，變壓器的整體電能損耗量不斷下降，取得了良好的節(jié)能效果。節(jié)能變壓器型號為CBH15型，這種類型的節(jié)能變壓器作為一種非晶合金干式變壓器，在具體的運用中，可以采用防護隔離的方式，將防護罩安裝在節(jié)能變壓器的外部，從而增強變壓器的防護等級。另外，技術人員還要根據配電設備改造相關標準和要求，將配電屏與通道之間的距離設置為1.8 m，并將改造后的高壓開關柜安裝在節(jié)能變壓器室，同時，還要進一步優(yōu)化和改善運維人員的工作環(huán)境，不斷激發(fā)運維人員的工作熱情，提高運維人員的工作效率和效果。

2.5 無功補償裝置改造

某煙廠配電室所使用的配電設備，沒有根據變壓器電能損耗量，及時更新和優(yōu)化無功率補償裝置性能，導致無功補償裝置內部零件出現損壞問題，嚴重影響了該補償裝置的補償能力。此外，煙廠配電室內部使用了多個變頻器[7]，這些變頻器在具體的運行中，會形成大量的次諧波，導致電網整體諧波量遠遠超過了相關標準和要求，這無疑增加了線路的電能損耗，甚至還影響了配電設備的使用壽命，不利于相關企業(yè)生產力和市場核心競爭力的提高。為了從根本上解決以上問題，技術人員要對無功補償裝置進行科學改造，在這個過程中，首先，要針對相關測試數據，制定和完善濾波處理相關措施和方案，在利用無功補償裝置的基礎上，采用增加濾波補償方式，以達到無功補償的目的。其次，還要根據煙廠配電室管理需求，在保證配電設備運行可靠性和安全性的前提下，盡可能將線路能損耗量和線路諧波危害程度降到最低，這樣一來，不僅促進煙廠配電室正常、穩(wěn)定地生產，還降低了配電設備的維護成本和使用成本，從而取得良好的節(jié)能降耗效果，為進一步提高相關企業(yè)的社會效益和經濟效益創(chuàng)造了良好的條件。

3 基于節(jié)能降耗的配電設備應用效果

為了更好地驗證改造后配電設備的節(jié)能降耗效果，技術人員通過將改造后的配電設備應用于煙廠配電室中，從變壓器節(jié)能效果、線路電能損耗量等環(huán)節(jié)出發(fā)，對改造后的配電設備可靠性進行科學檢驗。通過使用SCBH15型非晶合金干式變壓器，得出如表1所示的變壓器性能比較，從表中的數據可以看出，非晶合金干式變壓器具有較高的節(jié)能特性，為國家節(jié)約煤炭資源，降低CO2的排放量，提高企業(yè)社會效益和經濟效益。

表1 SCBH15型非晶合金干式變壓器和S9系列普通油浸式變壓器性能比較

通過使用改造后的低壓開關柜，得出如表2所示的改造前后每臺低壓開關柜柜體功率損耗對比數據，從表中的數據可以看出，改造后的低壓開關柜具有降低電能損耗量的作用，為相關企業(yè)節(jié)約用電量，節(jié)約電費發(fā)揮出重要作用。

表2 改造前后每臺低壓開關柜柜體功率損耗對比

4 結束語

綜上所述，通過對某煙廠配電設備進行科學改造和應用，不僅提高了配電設備的運行性能，還增強了配電設備的防護等級，將設備存在的安全風險降到最低，以滿足電力安全使用相關標準和要求，同時，通過應用濾波設備，還有效地增強了配電設備的電能質量，取得了良好的節(jié)能效果，促進企業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎。