电力稳压改造方案研究

张 文 旭

[无锡广播电视集团(台), 江苏 无锡　214061]



电力稳压改造方案研究

张 文 旭

[无锡广播电视集团(台), 江苏 无锡214061]

摘要：结合某市广电项目供电系统稳压改造工程的具体案例,介绍了供配电布局和产生电压不稳定的原因,详细分析了几种电力稳压改造方案的优缺点。提出稳压联络柜二次改良的改造方案,配置于灯光的变压器可同时承担工艺用电的负荷,满足了工艺用电对电压稳定的要求,并实现配置于工艺的变压器和配置于灯光的变压器互为备用,节约了变压器自身负载运行耗费的电能。

关键词：电力稳压; 改造方案; 稳压联络柜; 变压器

0引言

电网电压的较大波动,会导致某些对电压较为敏感的电气设备产生严重影响,甚至不能正常工作。因而,必须采取有效措施,把电压稳定在设定值范围之内。本文结合某市广电项目供电系统的具体实例,研究了电力稳压改造方案。

1供配电布局与电压状态

1.1供电布局

某市广电项目用电负荷属一级负荷。因此,在设计上采取用一备一两路进线方式,分别有两个不同供电变电站的变压器各送一路l0 kV电源至广电变电所。供电布局如图1所示。

图1　供电布局

1.2配电布局

广电项目内部配电共用4台变压器,总容量为1 400 kVA,具体配置如下:1台供普通照明用电,变压器容量为400 kVA;1台供动力用电,变压器容量为500 kVA;2台供演播厅用电,其中工艺制作设备运行用电和灯光用电各1台(250 kVA),2台变压器各自专用,又互为备用。

2产生电压不稳定的原因

2.1外部环境因素

该广电项目座落于郊区,处于供配电压不稳定的区域,因此电压起伏幅度较大。外部供电变压器的电压设计值为10 kV(±5%),而实际变化值为9.5～11.3 kV。

2.2演播厅内部因素

在设计演播厅的变压器配置类型与线路布局时,一方面考虑到工艺流程所需的各种电子设备较精密,对电压的稳定性要求较严苛;另一方面考虑到外部供电的电压不稳定。为防止由于电压起伏的波动而影响工艺设备的正常运行,配置于工艺用电的变压器选用有载调压SZ-△Yo-11型变压器(工艺变压器)。该类型变压器的优点是供电电压不稳定时,可根据实际需求带负荷自动/手动调节电压,保持电压的基本稳定。同时,设计人员考虑到灯光强弱会造成负荷较大的波动(灯光大多由晶闸管控制),配置于灯光用电的变压器选用△/Yo-11型变压器(灯光变压器)[1-2]。该变压器对晶闸管产生的高次谐波有一定的隔离作用,可防止部分高次谐波窜入高压,影响其他负载电压的稳定。根据工艺和灯光用电的不同需求和特性,选用不同类型的变压器进行配置,作为单项考虑,该设计方案较为合理,但把这两种类型变压器设计互为备用,将会埋下隐患。假设灯光变压器发生故障,工艺变压器承担部分(或全部)必要的灯光用电负荷。如果工艺变压器发生故障,灯光变压器承担部分重要工艺设备运行的负荷,就会出现问题。因为节目制作和播出等设备需要24 h不间断运作,并且工艺设备对电压的波动较敏感,而灯光变压器又不具备调节电压的功能,加上有时由于灯光用电负荷的不确定性而会加重电压的波动,这就无法确保工艺设备全天安全、高效运行[3]。

为了解除隐患,确保采编播设备及演播厅始终处于安全、高效的运行状态,须对演播厅的供电系统进行稳压改造。

3方案设计

3.1多种设计方案的优缺点

(1) 将灯光用△/Yo-11型变压器更换成有载调压SZ-△Yo-11型变压器,其优点是无需另行占用场地,改造简易方便,但存在如下缺点:① 投入成本较高,需6～7万元;② 有载调压的电压取样需从灯光电源互感器中获得,而灯光强弱变化较大时会导致负载量有较大的波动,不能正确反映工艺部分的实际电压数据;③ 当变压器带负荷调压时,工艺和灯光的用电总负荷会加重分接开关的负担,而灯光负荷本身对电压的要求并不高,因此原配置于灯光的分接开关负荷功能并不强,这就需要更换原有的分接开关,但会增加工作量和成本开支。

(2) 加装一台有载调压SZ-△Yo-11型变压器,如图2所示。

图2　加装有载调压型变压器设计方案

2台同类型变压器都具备有载调压功能,并都能独立承担工艺用电负荷及部分必要的灯光用电负荷,因此可以互为备用,消除了原有工艺变压器若发生故障,需要灯光变压器承担工艺用电负荷而造成的诸多问题,并可满足以后进一步发展的需求。因为2台同类型的有载调压变压器同时运行,可承担更多工艺和灯光用电所需的负荷。有载调压变压器占地面积较大,工程复杂,工作量大,工期长,投入成本更高(约需10万元),且原工艺有载调压变压器发生故障的几率并不高,一般情况下处于闲置状态。

(3) 加装一台普通联络柜,如图3所示。

图3　加装普通联络柜设计方案

该改造方案的优点是线路改动少,施工方便,工作量小,投入成本低(约3万元),且能基本满足负荷需求,但需要另行占用场地,且接线较为复杂。

(4) 以稳压联络柜更替原有的普通联络柜。

该改造方案的投资成本低(约4万元),利用普通联络柜的位置,解决内部变电所空间狭小的问题,且施工方便。

通过对上述几种改造方案的分析和对比,本文采用第4种电力稳压改造方案,但不能立即实施,而必须首先向厂方提出对稳压联络柜进行改良的要求。因为通过对原理图的研究,发现这种稳压联络柜不能完全满足演播厅用电负荷的实际需求。

3.2稳压联络柜改良方案

3.2.1第一次改良方案

第一次改良设计方案如图4所示。

图4　第一次改良方案

(1) 当灯光变压器发生故障时,可通过回路①由工艺变压器转供部分重要的灯光用电负载(相当于普通联络柜功能)。

(2) 当工艺变压器发生故障时,可通过回路②由灯光变压器经过稳压后提供给工艺重要设备所需的稳定电压用电负载。

通过对原稳压联络柜的改造,解除了假如工艺变压器发生故障,需要由灯光变压器转供工艺用电负荷所造成的诸多问题。稳压联络柜自身发生故障,就会出现断电现象,妨碍工艺部分的正常运行。

3.2.2第二次改良方案

(1) 第二次改良方案是在第一次改良的基础上增设了回路③,如图5所示。

图5　第二次改良方案

(2) 功能:当稳压联络柜发生故障停止工作时,电源可自动转换到回路③进行直通输送,可确保工艺部分的持续供电。

(3) 工作原理与操作方法:

① 工艺变压器转供电原理。当转换开关SA2置于“II”时,由工艺柜提供操作电源,中间继电器K1和时间继电器KT1同时吸合。QF1在K1常开触点作用下动作合闸QS2-QF1-QS1,实现直通。合闸后在KT延时断开触点作用下,K1断开,使QF1失电,保证合闸线圈安全。A#-B#接点的作用在于使QF20和QF10实现联锁,当QF10和QF20均处于合闸状态时,A#-B#接点断开,保证QF1、QF2不能合闸,防止2台变压器并列运行而造成事故。

② 灯光变压器转供电原理。当转换开关置于“Ⅰ”时,中间继电器K2和时间继电器KT2同时吸合,促使QF2和KM2同时合闸,电能通过QSl-QF2-稳压器-QS2进行直通。此时,联络柜处于稳压状态。C#-D#接点的作用在于促使QF10与QF20的辅助触点实现联锁。当QF20不合闸而QF10合闸时,稳压器起动稳压工作;当QF20合闸而QF10不合闸时,稳压器不能起动工作;当QF20、QF10都处于合闸状态时,QF2不能合闸。

③ 当稳压装置发生故障时,保护板可自动检测,并推动继电器K6动作,使KM2分闸而KM1合闸,将补偿线圈短路,电源由QSl-QF2-KM1-QS2进行直通。警铃和指示灯有利于值班人员在第一时间内排除故障。故障清除后,可使回路恢复稳压,正常情况下也可使电能经过QSl-QF2-KM1-QS2,实现直通。

④ 当工艺、灯光变压器都在正常供电时,可使QS1、QS2、QF1、QF2均处于断开状态。整个稳压联络柜的各种用/停电状态都有指示灯及标牌指示,便于监视与操作。

4结语

广电项目通过二次改良后的稳压联络柜更替原有普通联络柜,采用稳压方案改造后,灯光变压器可同时承担工艺用电的负荷,满足了工艺用电对电压稳定的要求,且该稳压联络柜自身发生故障时能自动转换电源流向,实现直通,确保了广播、电视的全天候制作和播出。

现只需一台变压器就能满足于采、编、播及演播厅用电总负荷的需求,实现了工艺变压器和灯光变压器互为备用,为变压器检修赢得了足够时间,同时节约了一台变压器负载运行自身耗费的电能。一台250 kVA变压器空载运行耗电量为4 kWh,而一台180 kVA的改良型稳压联络柜空载运行的耗电量为2.7 kWh,相差1.3 kWh,故每年可为国家减少11 388 kWh的电能损失。

参考文献

[1]吴世德.电子变压器原理分析及稳压设计[J].电源技术研究与设计,2014,38(12):2340-2342.

[2]李传森.静止型无功补偿装置在矿变电所的应用[J].科技信息,2011(7):776.

[3]裘之青.一种实用的稳压变压器[J].电子元器件应用,2002,5(4):32-33.

Research on the Reformed Project of Power Voltage Stabilization

ZHANGWenxu

(Wuxi Broadcasting and TV Station, Wuxi 214061, China)

Abstract：Combining by the voltage stabilization reformed project of power supply system for City Broadcasting and TV station,this paper introduced the layout of power supply and distribution and the cause of voltage instability. The advantages and disadvantages of several reformed schemes were analyzed.The reformed project which uses the secondary modified stabilization voltage connecting cabinet was proposed.The transformer of lighting configuration undertakes the loads of process electricity to meet the stabilization voltage requirements of process electricity. The transformer of lighting configuration and transformer of process configuration are spare to each other which saves the consumption electricity of transformer’s load operation.

Key words:power voltage stabilization; reformed project; stabilization voltage connecting cabinet; transformer

收稿日期：2015-08-24

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.04.006

中图分类号：TU 852

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)04-0024-04