菏泽联合混凝土有限公司高新区站供配电系统的升级节能改造

张金营，邵立会，张伟，王福宝

（1. 菏泽联合混凝土有限公司，山东 菏泽 274000；2. 菏泽中联水泥有限公司，山东 菏泽 274000）

0 引言

电能是现代化工厂运作的主要能源，对工厂的正常运作有着举足轻重的作用。工厂供配电系统一般由总降压变电所（变压器）、高压配电线路、（车间变电所）、低压配电线路及用电设备组成。通常理论上工厂供配电系统的设计必须满足“安全、可靠、优质、节能、高效、经济”的基本要求。但实际上一些工厂由于受行业特点、生产规模、设计水平、传统思维、投资理念、数据偏差、运行管理等多种因素影响，投运后名副其实地做到上述几点设计基本要求的混凝土搅拌站还很少，距离“合理用电、安全用电、节约用电、高质量用电”还有很大距离。商品混凝土搅拌站月度平均电价及每方混凝土电费成本偏高的现象还很普遍，因此要根据每个商品混凝土搅拌站供配电系统的客观实际设置、运行情况，分析计算各种运行参数，理论联系实际，内部挖潜，进行必要的供配电系统改造，才能真正实现商品混凝土搅拌站安全、可靠、合理用电和节电的理想。

1 商品混凝土搅拌站对供配电系统的行业要求特点

如果只从用电负荷、变压器容量及用电量作为企业规模的几个衡量指标，商品混凝土搅拌站比起建材行业的其他类别工厂，其规模并不太大，以配备双条 120 或180 混凝土生产线的居多，以一台容量 500～800kVA 变压器供电作为标准配置即可满足两条供电需要，但商品混凝土搅拌站对电力的需求也有其行业的特殊性，虽然严格意义上算不上一级、二级电力负荷，但也要求要连续、不间断地提供电力能源支持，一旦发生供电中断而且时间过长，就会导致客户的商品混凝土断供、站内混凝土余料凝固等意外发生，都会对商品混凝土搅拌站的生产运营带来难以估量的损失。因此商品混凝土搅拌站还要求配有柴油发电机组，柴油发电机组容量一般在315kVA。

2 实际改造案例

2.1 改造前供配电系统存在问题分析与诊断

由于菏泽联合混凝土有限公司高新区站为收购重组的民营混凝土搅拌站，特就供配电系统存在问题作如下专业化、系统化分析与诊断：

2.1.1 变配电室设计选址及电气工程原始档案资料管理上的问题

（1）如图 1 所示，该站现具有两条 180 混凝土生产线（主机楼位于图 1 上 ③ 位置），总装机容量580dW，建有两个 250dVA 容量的变配电室（分别位于图 1 上 ① 和 ② 位置），两变配电室之间亦缺乏 400V低压联络线相连。从图 1 上可明显看出，这样的变配电室设计选址很不恰当，已经严重违背了“配电变压器的安装位置应尽量靠近负荷中心”的供配电设计原则，两个变配电室的低压线路皆过长、供电半径皆过大，不但增加了低压线路购买及敷设施工费用，还增加了线路损耗和电压损失，也给线路及变配电设施的维护管理带来了不便。

图1 厂区分布图

（2）由于原民营企业管理缺陷，电气工程原始档案资料缺失比较严重。

2.1.2 设备设计选型运行维护方面的问题

主要有以下几个方面：

（1）两台变压器均为高损耗铝芯淘汰型号变压器，损耗大、效率低、热稳定性差。

（2）低压出线配电柜为 BSL 型国家明令淘汰产品。柜体为开放式，没有防护等级，对尘土、潮湿、小动物等进行防范的措施不完善。自动空气开关等低压电器选型落后，质量一般，夏季及用电负荷较大时，发热严重，主母线及空气断路器导电部分许多裸露，存有安全隐患。

（3）低压电缆多为铝芯电缆，并且质量较差、线径选型较细，敷设不规范，夏季及用电负荷高时，电缆发热现象明显，线损较大。

（4）谐波污染与治理未得到重视，无功补偿装置配置不匹配、不科学，器件质量较差，造成力率较低，系统电流增大，站内线路电压及电能损耗增加，力调电费偏高。

2.1.3 设备安装布置方面的问题

（1）低压配电柜屏前、屏后通道宽度不满足新规范要求。如屏后仅距墙 650mm，规范要求屏后1000mm。

（2）两台变压器均在变配电室的屋顶露天安装（图 2），夏季受强烈太阳光直射、风吹雨淋老化严重。

图2 变压器置于屋顶

（3）电能计量方式不合理。

两台变压器的电能计量点未设在与供电公司双方的产权分界处，而是采取了高供低计的计量方式，电能计量装置均安在了变压器的低压出线接线柱侧，这种计量方式对于用电户来说是不合理的：一是供电公司额外加收的线损和变损电量会大于实际损耗电量；二是影响了变压器的日常巡检，妨碍了用电户对变压器低压接线柱接线是否牢固及发热层度的目测或仪器测试效果；三是变压器的维护检修也不方便，有点受制于人；四是供电公司按照国家电价政策，以大工业电价类别合理合法收取电费，两台变压器的容量合计 500kVA，每月仅基本电费一项，就要收取 14000元。

上述几点问题，使该站的电费一直居高不下，月度平均电价高达 1.75元/kWh 以上，线路跳闸亦时有发生，用电安全性、可靠性和经济性得不到保证。因此对该站供配电系统进行改造很有必要性与紧迫性。

2.2 供配电系统升级改造步骤特点

2020年3 月，该站对供配电系统进行了升级节能改造，主要改造步骤特点为：

（1）首先对该站进行电平衡测试，根据电平衡测试报告，重点是对力率、谐波进行补偿与治理，对额定功率 22kW 以上的异步电动机全部采用无功就地补偿，在主机楼控制室内新增两套低压无功补偿及谐波治理装置，该装置主要由开关组件、滤波电容器、滤波电抗器、电阻器组成单调谐滤波支路和高通滤波支路，与谐波源并联使用，达到吸收相应频次的谐波电流，提高系统功率因数的双重目的。投切开关采用新型无触点晶闸管开关。

（2）其次根据电平衡测试报告，调整单相负荷用电设备接线方式，合理缩短导线长度，换粗部分导线截面，优化各用电设备开停时间，最大限度平衡全站的三相电力负荷及电压。

（3）再在图 1 ④ 的位置新增安装一台箱式变电站，容量要满足两条混凝土生产线的安全可靠用电需要，箱变位置要尽最大可能靠近负荷中心，用电户号利用图 1 上 ① 位置的原旧变压器户号，并与供电公司沟通协调将电能计量方式改为高供高计，变压器选用新型非晶合金抗谐波节能变压器，能降低损耗、节能高效、绿色环保、安全可靠，箱式变电站如图3所示。

图3 箱式变电站

（4）彻底停用图 1 ①② 位置上的两台高损耗旧变压器，缩短变配电线路迂回半径，减少变损和线损。

3 结果与讨论

（1）菏泽联合混凝土有限公司高新区站供配电系统升级改造采取了循序渐进的步骤，前后耗时约 1个月，改造后电价已降到 0.65元/kWh，成效明显。

（2）减少损耗、平衡三相负荷，以及无功补偿及谐波治理装置和新型非晶合金抗谐波节能变压器的应用达到了节能预期。

节能降耗、降本增效是企业永恒的主题。供配电系统的节能仍任重道远，需要不断改进，以适应企业安全生产与技术发展的需要。企业应与时俱进，重视新技术、新设备、新材料和新工艺的推广与应用，比如互联网技术、智能电网新技术、远程抄表技术、电力需求侧管理等，企业更应该重点时刻关注它们的发展与进步。