多晶硅变电站运行方式改变后功率损失计算

孙长胜

（焦作煤业（集团）有限责任公司供电处，河南 焦作 454000）

0 引 言

多晶硅变电站供焦作煤业（集团）合晶科技有限责任公司生产用电，合晶科技有限责任公司隶属于河南煤业化工集团焦作煤业公司，该公司主要从事多晶硅、单晶硅、太阳能电池、离子膜烧碱、液氯、盐酸、三氯氢硅、气相白炭黑等产品的制造和销售。

1 多晶硅变电站一次系统图

如图1所示，多晶变电站共有Sz9-5 000 kVA变压器2台、Sz10-31 500 kVA变压器2台，共163 000 kVA。 焦作煤业（集团）合晶科技有限责任公司停产后，只有部分办公用电和站用电。运行方式为天晶南、北线双回路进线，110 kV母线为双母线分段主接线方式， 35 kV母线为单母分段接线方式。晶开东、西线出线供开元变电站，晶铁东、西线出线供铁合金变电站。3#、4#主变压器（Sz9-5 000 kVA）解备，1#主变压器（Sz10-3 150 kVA）热 备，2#主 变 压 器（Sz10-3 150 kVA） 高压侧通过晶112开关与110 kV母线连接运行，带全部负荷。

图1 多晶硅变电站一次系统图

2 多晶硅总负荷

从改造前报表中看到1#主变压器停运，2#主变压器有功功率平均0.16 MW，无功功率平均0.06 MW，功率因数0.92%。

3 变压器效率

在额定负载下变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即：

其中：η为变压器的效率；P1为变压器输入功率；P2为变压器输出功率。

当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的，由于变压器在传输能量时，总要产生损耗并变成热能表现出来，因此变压器的效率η总是小于100%的。因为变压器是一种静止设备，没有机械损耗所以效率很高，一般都在95% 以上。

多晶硅1#、2#主变分别所能带最大负荷是：

其中：P为变压器所能带最大负荷；S为变压器容量（31 500 kVA）；η为变压器效率（取95%）；cosφ为功率因数（取实际平均值0.92）。

多晶硅变压器实际负荷与多晶硅1#、2#主变分别所能带最大负荷比为0.58%，相当于变压器空载运行。

4 变压器损耗计算

多晶硅1#、2#主变技术资料如表1所示。

表1 多晶硅1#、2#主变技术表

多晶硅1#、2#主变短路阻抗如表2所示。

表2 多晶硅1#、2#主变短路阻抗表

变压器正常运行9b档位，选取9b档位阻抗电压值。

根据变压器技术资料得：ΔPD=123.8 kW；ΔP0= 21.75 kW；S=0.16 MW（变压器实际容量）；Se=31500 kVA（变压器额定容量）；UD% = 10.54 ；I0%=0.17根据变压器功率损耗计算公式2#变压器固定损耗：

2#变压器可变损耗：

2#变压器有功功率总损耗

2#变压器无功功率总损耗

则每天电量损耗ΔP天=21.75×24=522 kW·h，每年 电量损耗ΔP年=522×8 760=190 530 kW·h。

由计算结果看，多晶硅负荷较小，变压器容量太大，造成严重浪费。如果负荷情况短期不能改变，应更换较小容量变压器或采取其他措施。

5 改造方案

从较近的开元变电站，敷设一根0.7 km电缆（YJV22-8.7/15kV-3×70）到多晶硅变电站，多晶硅变电站10 kV二段母线通过106开关与开元变电站110 kV 二段母线134开关连接运行，多晶硅变电站1#主变压器解备，2#主变压器停运解备。按改造方案施工，敷设电缆投入运行。

6 电缆的电能损耗

电力电缆的电能损耗，包括导体电阻损耗、绝缘介质损耗、铅包损耗、和装甲损耗四部分。YJV22是铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装电力电缆，其损耗中主要是导体电阻损耗，其他三部分损耗占比重很小，一般忽略不计。其电阻损耗为：

其中：n为电缆芯数；Ijfg为测计期内选定代表日的均方根电流。

其中：I1-24为代表日每小时的电流；R为电缆导体电阻。

其中：S为导线截面积mm2；L为导线的长度km； ρ为导线材料的电阻率（铜导线ρ＝18.51 Ω·mm2/ km）。

（1）计算代表日均方根电流

改造后电力电缆均方根电流计算情况如表3所示

1日-5日均方根电流平均值8.55 A，5日均方根电流8.46 A与平均值最接近，选取8月5日为计算代表日。

（2）计算电缆导体电阻

铜导体截面积70 mm2，线路全长0.7 km，带入公式：

表3 改造后电力电缆均方根电流计算情况

（3）计算电力电缆电能损耗每天电能损耗

每年电能损耗

7 改造后节约电量

多晶硅变电站运行方式调整后损耗降低，节能情况如下：每天节约电量为ΔP天-ΔA天=522-0.95= 521.05 kW·h；每年节约电量为ΔP年-ΔA年=190530-348=190 182 kW·h。

8 结 论

电力系统中变压器产生的电能损耗占电力系统总损耗比例很大，因此在电力系统中变压器及其供电系统的经济运行，对降低电力系统线损有着重要的意义。在电网建设和改造过程中要优化调整电网的电力结构和提高电网结构中的技术含量，把电网建成“安全经济型电网”，为电网安全供电奠定良好的基础。