TRT机组并网发电下总降变电站经济运行的研究与实践

吕 欣

引言

某400万t产能冶金企业坚持精细化管理、精益化运营，以降本增效和技术创新为突破口，创新管理，推动企业可持续发展，利用炼铁高炉炉顶煤气的压力能和热能通过透平膨胀机做功转化成机械能，机械能驱动发电机组转化成电能，即炼铁高炉配置TRT高炉煤气余压透平发电装置（以下简称TRT）并网发电，冲减外购生产用电电量，降低生产用电成本，通过分析在运TRT发电并网工况和1#总降变电站供电运行方式，依据TRT发电负荷和生产用电负荷情况，调整1#总降变电站运行方式，停运一台20000 kVA主变压器，减少1#总降变电站主变压器基本容量电费和有功功率损耗电度电费支出而获得一定的经济效益。

1　基本工况

1.1　供电网架

1#总降变电站66 kV顺铁一线和顺铁二线两路地区供电电源可互为备用或一用一备运行，单回供电容量即可满足全部用电负荷，通过66 kV母线桥分别带1#主变及6 kVⅠ段母线、2#主变及6 kVⅡ段母线、3#主变及6 kVⅢ段母线运行，66 kV母线桥具备1#、2#和3#主变一次侧（即66 kV顺铁一、二线）并列操作运行条件，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线具备1#、2#和3#主变二次侧分别并列操作运行条件，另6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线带有公共旁路母线。

1#总降变电站1#、2#和3#主变均并有TRT发电机组，其中1#830 m3高炉配置1#TRT发电机组并网于1#主变6 kVⅠ段母线，2#580 m3高炉配置2#TRT发电机组、3#450 m3高炉配置3#TRT发电机组和4#580 m3高炉配置4#TRT发电机组均并网于2#主变6 kVⅡ段母线，5#830 m3高炉配置5#TRT发电机组并网于3#主变6 kVⅢ段母线，供电网架如图1，TRT发电机组参数如表1，主变参数如表2。

图1　供电网架

表1　TRT发电参数

表3　1#总降变电站主变负荷率

表2　主变参数

1.2　负荷情况

冶金企业为不间断生产、连续用电的生产工艺，受冬季气温较低影响，电动风机、轧钢产线等相应生产设备用电负荷同比夏春秋季略有增加，而TRT发电受冬季进口煤气温度影响，发电量同比夏春秋季略有减少，分析认为12月份1#总降变电站主变负荷率和TRT发电效率最具代表性，1#总降变电站主变负荷率如表3，TRT发电效率如表4，馈出线运行负荷情况如表5。

表4　TRT发电效率 %

2　经济方式运行

2.1　运行方式

2.1.1TRT发电并网前

表5　馈出线运行负荷情况

常规下，1#总降变电站66 kV顺铁一线带1#主变及6 kVⅠ段母线运行，顺铁二线通过66 kV母线桥同时带2#主变及6 kVⅡ段母线和3#主变及6 kVⅢ段母线解列运行，66 kV母线桥备自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线公共旁路母线冷备用。

2.1.2TRT发电并网后

经协商，地区供电部门同意1#和3#主变执行短时并列操作、相互倒运但不能同运，2#主变故障或检修时可临时安排1#和3#主变压器同运，并利用各主变压器一次计量装置实时监控运行情况。

当选择1#主变停运时，1#总降变电站66 kV顺铁一线通过66 kV母线桥带2#主变运行，2#主变通过6 kVⅠ段与Ⅱ段母联开关同时带6 kVⅠ段和Ⅱ段母线运行，顺铁二线带3#主变及6 kVⅢ段母线运行，66 kV母线桥备自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线公共旁路母线冷备用。

当选择3#主变停运时，1#总降变电站66 kV顺铁一线带1#主变及6 kVⅠ段母线运行，顺铁二线通过66 kV母线桥带2#主变运行，2#主变通过6 kVⅡ段与Ⅲ段母联开关同时带6 kVⅡ段和Ⅲ段母线运行，66 kV母线桥备自投投入，6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线公共旁路母线冷备用。

2.2　负荷平衡

当高炉顺产时，TRT发电正常运行向电网送电；当高炉生产不顺或短时休风时，视用电负荷情况，安排TRT发电机不解列作电动运行；当高炉定修休风或TRT发电机组检修、故障时，TRT发电机解列停机。下面以选择3#主变停运为例说明负荷平衡方案。

2.2.1单台TRT发电停机或电动

当1#TRT发电停机或电动时，1#主变并网发电量减少4564 kVA左右，1#主变运行容量由10802 kVA增加到15388 kVA左右，负荷率由54.01%升至76.94%左右，即供电容量可满足用电需求。

当 2#、3#、4#、5#TRT 发电中任意一台停机或电动时，2#主变并网发电量减少2917～4596 kVA左右，2#主变运行容量由21631 kVA增加到24548～26227 kVA左右，负荷率由86.53%升至98.20%～104.91%左右，正常计划时，生产调度提前安排将1#TRT发电通过6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线公共旁路母线倒闸转运至2#主变并网发电，发电量相互冲抵，故障突发时，生产调度立即安排棒材轧钢产线停止轧钢以迅速减少12000 kVA左右用电负荷，防止2#主变满载过载运行，然后再执行1#TRT发电转运，即供电容量可满足用电需求。

2.2.2两台TRT发电同时停机或电动

当 1#TRT 与 2#、3#、4#、5#TRT 中任意一台同时停机或电动时，1#主变并网发电量减少4564 kVA左右，1#主变运行容量由10802 kVA增加到15388 kVA左右，负荷率由54.01%升至76.94%左右，2#主变并网发电量减少2917～4596 kVA左右，2#主变运行容量由21631 kVA增加到24548～26227 kVA左右，负荷率由86.53%升至98.20%～104.91%左右，正常计划时，生产调度尽量同时安排棒材轧钢产线同时停产检修，减少12000 kVA左右用电负荷，由2#和3#总降变电站供电的高线轧钢产线、全连轧轧钢及半连轧轧钢产线保障生产顺畅，否则需提前安排将棒材四线3000 kVA左右用电负荷通过6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线公共旁路母线倒闸转运至1#主变供电，故障突发时，生产调度立即安排棒材轧钢产线停止轧钢以迅速减少12000 kVA左右用电负荷，防止2#主变满载过载运行，然后再执行棒材四线3000 kVA左右用电负荷转运，届时1#主变负荷率升至91.94%左右以下、2#主变负荷率降至92.91%左右以下，即供电容量可满足用电需求。

当 2#、3#、4#、5#TRT 中任意 2 台同时停机或电动时，2#主变并网发电量减少6160～7847 kVA左右，2#主变运行容量由21631 kVA增加到27791～29478 kVA左右，负荷率由86.53%上升为111.16%～117.91%左右，正常计划时，生产调度尽量同时安排棒材轧钢产线同时停产检修，减少12000 kVA左右用电负荷，由2#和3#总降变电站供电的高线轧钢产线、全连轧轧钢及半连轧轧钢产线保障生产顺畅，否则需提前安排将棒材三线5000 kVA左右用电负荷通过6 kVⅠ段、Ⅱ段和Ⅲ段母线公共旁路母线倒闸转运至1#主变供电，将除尘二线1800 kVA左右用电负荷在除尘配电室并列倒闸至除尘一线带全段运行，故障突发时，生产调度立即安排棒材轧钢产线停止轧钢以迅速减少12000 kVA左右用电负荷，防止2#主变过载运行，然后再执行棒材三线5000 kVA左右和除尘二线1800 kVA左右用电负荷转运，届时1#主变负荷率升至88.01%左右以下、2#主变负荷率降至90.71%左右以下，即供电容量可满足用电需求。

2.2.33台及以上TRT发电同时停机或电动

当 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 3 台同时停机或电动时，生产调度安排棒材轧钢产线同时停产检修，减少12000 kVA左右用电负荷，由2#和3#总降变电站供电的高线轧钢产线、全连轧轧钢及半连轧轧钢产线保障生产顺畅为有效的最佳方案。

当 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 3 台以上同时停机或电动时，说明生产节奏已经放慢或遇极端情况，所有生产工序的用电负荷均会大幅下降，特别是轧钢产线几乎停产，可不做考虑。

分析综上负荷平衡，生产调度应合理编制生产计划，炼铁高炉错时定修休风，优化4条轧钢产线的生产节奏，尽量避免 1#、2#、3#、4#和 5#TRT任意 2 台同时停机或电动，选择高炉定修休风与棒材轧钢产线检修联动，减少负荷平衡调整供电运行方式的次数，保障安全经济运行。

3　经济效益

3.1　基本容量电费

地区供电部门大型工业用电实行两部制电价收费，除电度电费按“峰、谷、平”时段电价收取外，基本容量电费按1#总降变电站主变压器额定容量22元/kVA收取，停运1#或3#20000 kVA主变压器，可减少基本容量电费支出528万元/年。

3.2　有功变损电费

主变压器的有功功率损耗采用理论法计算，有功功率损耗ΔΡT如下：

式中，Sc——变压器运行负荷，kVA；

Sr——变压器额定容量，kVA；

ΔΡ0——变压器空载有功损耗，kW；

ΔΡk——变压器满载有功损耗，kW。

电度电费除“峰、谷、平”综合差价外含城市建设附加费、农网还贷资金和可再生能源发展基金等综合电价约为0.52元/kW·h，按8760 h/年计算，1#或3#主变压器停运可减少有功功率损耗如表6。

表6　主变有功功率损耗

综上，合计减少1#总降变电站主变压器基本容量电费和有功功率损耗电度电费支出可达550万元/年。

4　结语

通过TRT发电负荷和生产用电负荷平衡分析，合理调整1#总降变电站运行方式，66 kV顺铁一、二线分带，主变压器解列运行，满足生产用电供给侧环并操作、互为备用的安全灵活性要求，停运1#或3#20000 kVA主变压器，满足生产用电需求侧用电容量要求，成功实现减少1#总降变电站主变压器基本容量电费和有功功率损耗电度电费支出而获得一定的经济效益。

[参考文献]

[1]黎林.变电站供电经济运行方式研究与实践[J].冶金动力，2015（9）：11-14.

[2]刘介才.工厂供电（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2004.