露天矿供电设备的优化方案的探讨

□ 张志杰 内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

露天矿供电设备的优化方案的探讨

□ 张志杰 内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

［导读］随着露天矿二期建设的竣工，各种设备进一步增加，变压器电缆等供电设备、设施大量增加，由于地点的分散和负荷的需求，导致了变压器选型时容量选择较大，而负荷较小，一定程度上造成了电能的浪费，为减少电能的损耗，建议将距离较近的几台变压器进行两两并列运行供电，达到节省电能的目的。

一、前言

变压器是供电的主要设备，其容量是一定的，随着负荷的变化，其效率会达到最佳水平，但是长期处于较小负荷时，变压器处于非经济运行状态，而且该现象在露天矿内较为普遍，导致电能损耗较大，长期下去对变压器也会造成一定损坏。为尽量减少此类情况，我们将几台变压器已做两两并列运行，目前为止运行稳定，比以前也更为经济。

二、露天矿变压器现状

目前胜利东二号露天矿内有34台变压器，容量从50kVA到1000kVA不等，下图抽取其中一部分作为参考，可见大部分变压器负荷都很小，甚至有些都没有负荷，变压器空载运行。但这些变压器所带负荷都是必要负荷，有些是监测雷达使用，有些时必要照明使用，有些是绿化降尘使用，负荷不大却非常必要。而且，考虑到煤矿三期建设，变压器选型选的容量较大，可满足后期使用，但目前变压器属于“大马拉小车”状态，损耗太大。

变压器损耗包括：

1、空载损耗，当用额定电压施加于变压器的一个绕组上，而其余的绕组均为开路时，变压器所吸收的有功功率叫空载损耗。空载损耗又叫变压器的铁损，是指发生于变压器铁芯叠片内，周期性变化的磁力线通过材料时，由材料的磁滞和涡流产生的，其大小与运行电压和分接头电压有关，决定于铁芯重量和铁芯中磁通密度。一般情况下，线路电压不变，变压器铁损不变。

2、短路损耗，对双绕组变压器来说，当以额定电流通过变压器的一个绕组，而另一个绕组短接时变压器所吸收的有功功率叫做变压器的短路损耗。对于多绕组变压器，短路损耗是以指定的一对绕组为准。短路损耗又称变压器的铜损，也称负载损耗，是由变压器绕组的电阻引起的，是由经过绕组的负荷电流产生的。

3、杂散损耗，指发生在引线和外壳以及其他结构性的金属零件上的损耗，杂散损耗与负荷有关。 杂散损耗包括：1.线卷内部的杂散损耗； 2.结构件（铁心夹件、屏蔽环等）的杂散损耗； 3.穿过导体的地方（套管座）所产生的杂散损耗； 4.平行导线（通过大电流的引线）所产生的杂散损耗； 5.油箱损耗。

三、方案措施

现以矿本部6605和物资配水厂6604两台箱变作为研究对象，二者均为上海西屋生产制造，额定容量为630kVA，变比为6kV/400V，两台变压器实际负荷为17.5kW和64.6kW（矿本部食堂迁后负荷），负荷使用率分别为2.78%和9.84%，远远未达到变压器最经济运行时负荷（50.77%）。

两台变压器的型号参数都相同，其空载损耗P0为1.345kW，负载损耗Pk为5.87kW。根据现场实测，物资配水厂6604箱变实际负荷为17.5kW，功率因数为0.9。矿本部6605箱变实际负荷为62.6kW，功率因数为近似为0.9。

两台变压器的型号参数都相同，其空载损耗P0为1.345kW，负载损耗Pk为5.87kW。根据现场实测，物资配水厂6604箱变实际负荷为17.5kW，功率因数为0.9。矿本部6605箱变实际负荷为62.6kW，功率因数为近似为0.9。

根据公式：

变压器效率为η = P1/（P1 + P0+ Pk）

变压器损耗=P0+Pk（P实/P额）2

变压器损耗率=［P0+Pk（P实/P额）2］/ P实

其中——P实：实际负荷

P额：变压器额定容量

P1 ：二次侧绕组输出的有功

物资配水厂6604箱变 变压器损耗率为： =［P0+Pk（P实/P额）2］/P实

=［1.345+5.87*（62.6/630）2］/17.5=7.94%

矿本部6605箱变变压器损耗率为：=［P0+Pk（P实/P额）2］/P实

=［1.345+5.87*（62.6/630）2］/62.6=2.24%

1、变压器损耗方面：

并列运行前：按照现场实际测得负荷计算，矿本部6605箱变每小时每千瓦损耗约为0.0236度电，即当负荷为62.6KW时每小时变压器损耗约为1.4764度电。而物资配水厂6604箱变每小时每千瓦损耗约为0.0802度电，即当负荷为17.5KW时每小时变压器损耗约为1.4035度电，也就是说两台变压器每小时损耗约为2.8799度电。

并列运行后：两台变压器负荷并列运行后约为80.1KW，经计算得变压器每小时每千瓦损耗0.0187度电，即当负荷约为80.1KW时变压器每小时损耗约为1.500度电。

2、线路损耗方面

并列运行前：当矿本部6605箱变负荷为62.6KW时，线路电压等级为6KV，经计算得线路损耗为0.0018KW/h。并列运行后：电压等级为380V，负荷为138.3KW时，经计算得线路损耗为0.2864KW/h。即并列运行后每小时线路损耗增加0.2846度电。

如果将两台变压器并列运行，矿本部6605箱变备运，则1#35kV变电站到矿本部线路664线停运，该线路不存在线路损耗，且备运后，矿本部电源实现双回路供电，保证了供电可靠性，同时便于检修维护。每年可节约电费约2万元左右，而物资配水厂箱变到矿本部距离为大约200m，且为低压380V供电，线路损耗极低，忽略不计，低压电缆我方有库存，无需重新采购。

另外，露天矿矿北排外包XK6391变压器、北排外包生活区XK6616箱变、卡保间XK6632变压器与500立水池XK6636变压器、苗圃XK6641变压器与盛源种植基地XK6628变压器已实现并列运行，并且经过测试和计算，比之前分别供电，要更加节能。

四、注意事项

在现场，该措施已经实施，经过实践，该措施完全可行。但需要注意的是两台变压器并列时，相序必须完全对应，符合并列条件时才可进行并列，如果未进行核相等操作，贸然并列会出现一些对相序有要求的设备烧毁损坏。

五、结束语

综上所述，对负荷较小、型号相近的变压器，通过变压器并列运行，提高变压器效率，更能使两个回路形成双电源供电，保证用电设备的不间断供电，让变压器更经济地运行，可以达到节能减排的目的。

［1］赵永志，刘世明.智能变压器设计与功能应用.中国电力出版社，2012.

［2］戚日常.电力变压器运行与维修.中国电力出版社，2004（2）

［3］刘新正，苏少平，高琳.电机学.电子工业出版社，2014，10.