劉 杰

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司 金屬鎂廠，青海 格爾木 816000)

1 前言

在變壓器應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，大多數(shù)設(shè)備都是基于電磁感應(yīng)原理而工作。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，一方面會(huì)消耗有功功率，另一方面也會(huì)吸收一定的應(yīng)用功率，這會(huì)消耗一定的應(yīng)用電流，這部分應(yīng)用電流在隔熱與磁力變壓器線路運(yùn)行的過(guò)程中不可避免地占用一定的系統(tǒng)資源，對(duì)變壓器線路的功率因數(shù)以及電壓都會(huì)造成一定的影響。解決這一問(wèn)題，最好的方法是在金屬煉制業(yè)中架設(shè)并聯(lián)應(yīng)用變壓器，滿足并聯(lián)應(yīng)用需求。并聯(lián)應(yīng)用的目的是使具有“電容性”和“電感性”等阻抗特性的變壓器線路轉(zhuǎn)化為具有電阻性阻抗特性的變壓器線路。

2 開(kāi)展隔熱變壓器與磁力變壓器在金屬鎂連續(xù)精煉爐上并聯(lián)使用的可行性研究的重要意義

金屬鎂連續(xù)精煉爐是鎂生產(chǎn)的核心設(shè)備，國(guó)內(nèi)外普遍采用的是外加熱臥式還原罐連續(xù)精煉爐。傳統(tǒng)變壓器應(yīng)用模式的運(yùn)行，不能很好地實(shí)現(xiàn)所散出的熱能的回收利用，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。這種變壓器應(yīng)用方式導(dǎo)致金屬鎂連續(xù)精煉爐爐膛內(nèi)部溫度不均，燃燒溫度控制不靈活，造成了還原罐壽命普遍太短，生產(chǎn)出的成品金屬鎂品質(zhì)不高。進(jìn)行隔熱變壓器與磁力變壓器在金屬鎂連續(xù)精煉爐上并聯(lián)使用的可行性研究，實(shí)現(xiàn)隔熱變壓器與磁力變壓器的有效并聯(lián)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)金屬鎂連續(xù)精煉工作開(kāi)展的質(zhì)量性的進(jìn)一步有效保障。

3 隔熱與磁力變壓器線路技術(shù)性并聯(lián)應(yīng)用存在的問(wèn)題及改進(jìn)

在進(jìn)行并聯(lián)應(yīng)用的過(guò)程中，想要達(dá)到理想目標(biāo)，必須達(dá)到以下幾個(gè)方面的要求：(1)分區(qū)域、分電壓等級(jí)就地平衡；(2)采用分散并聯(lián)應(yīng)用為主、集中并聯(lián)應(yīng)用為輔的形式，將二者有效結(jié)合；(3)優(yōu)先考慮總體平衡，在此基礎(chǔ)上考慮局部平衡；(4)同時(shí)考慮調(diào)壓和降損；(5)注重電力部門(mén)并聯(lián)應(yīng)用和用戶并聯(lián)應(yīng)用的結(jié)合。

進(jìn)行隔熱與磁力變壓器線路技術(shù)性并聯(lián)應(yīng)用存在的問(wèn)題及改進(jìn)研究，主要內(nèi)容總結(jié)如下：

3.1 隔熱與磁力變壓器線路技術(shù)性并聯(lián)應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題分析

隔熱與磁力變壓器線路的復(fù)雜性要求并聯(lián)應(yīng)用必須具有動(dòng)態(tài)性，這樣才能更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的影響因素。但結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，技術(shù)性并聯(lián)應(yīng)用方法所取得的效果不夠理想，具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)柱上電容器分組不合理，導(dǎo)電容器投切組數(shù)無(wú)法及時(shí)有效地根據(jù)并聯(lián)應(yīng)用需求的變化做出調(diào)整，使得電壓波動(dòng)幅度得不到有效控制;(2)電容器的安裝位置不合理，實(shí)際并聯(lián)應(yīng)用負(fù)載得不到并聯(lián)應(yīng)用功率，導(dǎo)致局部電壓過(guò)高的現(xiàn)象出現(xiàn)；(3)為了獲得良好的并聯(lián)應(yīng)用效果，在同一條隔熱與磁力變壓器線路中通常會(huì)存在多個(gè)并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)，但由于彼此之間缺乏有效協(xié)同，取得效果并不理想。

3.2 技術(shù)性并聯(lián)應(yīng)用靈活開(kāi)展的研究

首先，構(gòu)建單點(diǎn)靈活開(kāi)展模型。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隔熱與磁力變壓器線路進(jìn)行并聯(lián)應(yīng)用最常見(jiàn)的模式就是在沿線選擇幾個(gè)基桿子，安裝技術(shù)性電容器和變壓器線路進(jìn)行并聯(lián)。在這種模式下，各處電容器分組以及相應(yīng)的控制策略均會(huì)對(duì)靈活開(kāi)展的實(shí)際效果產(chǎn)生較大的影響。在對(duì)其改進(jìn)的過(guò)程中，要建立目標(biāo)函數(shù)?；谂浣饘贌捴茦I(yè)絡(luò)并聯(lián)應(yīng)用優(yōu)化的目標(biāo)，盡可能地提高變壓器線路功率因數(shù)和電壓水平，將并聯(lián)應(yīng)用總?cè)萘靠刂频阶畹汀Ｆ浯?，基于以上靈活開(kāi)展模型就可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)靈活開(kāi)展，設(shè)置以下單點(diǎn)柱上并聯(lián)應(yīng)用配置，如圖1。

圖1 單點(diǎn)柱上動(dòng)態(tài)并聯(lián)應(yīng)用Fig.1 Application of dynamic prrallel connection on single point column

在實(shí)際工作過(guò)程中，控制器會(huì)通過(guò)PT以及CT對(duì)安裝點(diǎn)的電壓和電流信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上判斷并聯(lián)應(yīng)用功率和實(shí)際電壓，如果分析結(jié)果符合預(yù)先設(shè)定值，接觸器就會(huì)收到控制器發(fā)出的指令并開(kāi)始動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)金屬煉制業(yè)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整。

相較于單點(diǎn)靈活開(kāi)展，多點(diǎn)靈活開(kāi)展的問(wèn)題更加復(fù)雜，其中涉及多點(diǎn)之間的協(xié)同配合，實(shí)際上就是同一條隔熱與磁力變壓器線路中多組柱上并聯(lián)應(yīng)用裝置的并聯(lián)運(yùn)行問(wèn)題。在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，所有節(jié)點(diǎn)柱上并聯(lián)應(yīng)用裝置的動(dòng)作都會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的電氣參數(shù)產(chǎn)生一定的影響?；谶@一情況，要實(shí)現(xiàn)隔熱與磁力變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用效果的提升，必須解決各節(jié)點(diǎn)并聯(lián)應(yīng)用控制器之間的協(xié)作問(wèn)題。目前，實(shí)際工作中通常采用的方法為設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)主站，和隔熱與磁力變壓器線路中各節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行連接，建立穩(wěn)定通信。如此系統(tǒng)主站就可以在綜合分析各節(jié)點(diǎn)電氣量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)尋優(yōu)算法采取不同節(jié)點(diǎn)的電容器投切策略。

在對(duì)隔熱與磁力變壓器線路進(jìn)行并聯(lián)應(yīng)用過(guò)程中，要取得理想的靈活開(kāi)展效果，必須遵循以下原則。首先，在所有節(jié)點(diǎn)中同時(shí)采用固定并聯(lián)應(yīng)用和自動(dòng)并聯(lián)應(yīng)用，具體是根據(jù)低負(fù)荷情況確定固定電容器的容量，根據(jù)滿負(fù)荷情況確定自動(dòng)電容器的容量。其次，在對(duì)電容器進(jìn)行分組時(shí)，應(yīng)將各組的容量控制在核實(shí)的范圍內(nèi)，不宜過(guò)大。同時(shí)，同一條變壓器線路上設(shè)置的并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)數(shù)量也要進(jìn)行限制，一般不超過(guò)3個(gè)。再次，結(jié)合隔熱與磁力變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用負(fù)載的分布規(guī)律對(duì)并聯(lián)應(yīng)用容量值以及并聯(lián)應(yīng)用設(shè)備的安裝位置進(jìn)行確定。例如， 如果隔熱與磁力變壓器線路的并聯(lián)應(yīng)用負(fù)載為沿線均勻分布，并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)個(gè)數(shù)為1個(gè)～2個(gè)，并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)變壓器線路的長(zhǎng)度來(lái)決定。1個(gè)并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)時(shí)設(shè)置在線長(zhǎng)2/3處，并聯(lián)應(yīng)用容量為變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用需求的2/3，2個(gè)并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)是則設(shè)置在線長(zhǎng)的2/5處和4/5處，補(bǔ)償容量分別為變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用需求的2/5。除此之外，變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用負(fù)荷沿線遞增分布、遞減分布、等腰分布等規(guī)律，并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)個(gè)數(shù)、并聯(lián)應(yīng)用位置以及并聯(lián)應(yīng)用容量等均存在一定的差異性，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用靈活開(kāi)展的并聯(lián)應(yīng)用位置和容量確定方法Tab.1 A flexible method to determine the position and capacity of parallel application of transformer line

4 實(shí)際案例分析

我國(guó)東部某地的一條隔熱與磁力變壓器線路運(yùn)行中，其平均負(fù)荷為1.35 MW、最大負(fù)荷為2.21 MW、并聯(lián)應(yīng)用前的功率因數(shù)為0.74，基于此，計(jì)算其最大負(fù)荷下和平均負(fù)荷下的并聯(lián)應(yīng)用需求分別為1 060.8 kV和445.5 kV。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察之后發(fā)現(xiàn)，該變壓器線路的并聯(lián)應(yīng)用負(fù)荷分布呈現(xiàn)出沿線均勻分布的特點(diǎn)，基于上文中涉及到的方法，決定設(shè)置兩個(gè)并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)，并聯(lián)應(yīng)用容量均為600 kV，并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)位置分別為50號(hào)桿和105號(hào)桿。表2為該變壓器線路靈活開(kāi)展方案。

表2 隔熱與磁力變壓器線路靈活開(kāi)展方案Tab.2 Flexible development plan of heat insulation and magnetic transformer line

在完成靈活開(kāi)展方案的布置之后，進(jìn)行了一段時(shí)間的試運(yùn)行，取得了較好效果。首先，變壓器線路的月平均功率因數(shù)從原來(lái)的0.74上升到0.91。變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用降低了800 kV左右。其次，隔熱與磁力變壓器線路末端電壓較過(guò)去提升了300 V左右，但在夜間負(fù)荷較低的時(shí)段，存在過(guò)補(bǔ)的情況，這說(shuō)明固定并聯(lián)應(yīng)用容量值設(shè)置稍高。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)隔熱變壓器與磁力變壓器在金屬鎂連續(xù)精煉爐上并聯(lián)使用的可行性研究可知，隔熱與磁力變壓器線路負(fù)荷多變、長(zhǎng)度長(zhǎng)等特點(diǎn)使得其并聯(lián)應(yīng)用的控制難度相對(duì)較高，因此，最好采用靈活開(kāi)展的方式，從而有效地滿足變壓器線路的并聯(lián)應(yīng)用需求。通過(guò)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建為隔熱與磁力變壓器線路并聯(lián)應(yīng)用點(diǎn)、并聯(lián)應(yīng)用位置以及不常容量的確定提供了一條思路，解決了多節(jié)點(diǎn)并聯(lián)應(yīng)用之間的協(xié)作問(wèn)題。