1、水泥厂一次配电网络经济性简析中图分类号：TM421 文献标识码： A 第一：工厂厂区高压配电电压的选择 过去工厂厂区高压配电电压为 3 kV,6 kV,10 kV,但由于 3 kV 电压太低,导致电缆截面增大等等不经济的情况,所以 3kV 电压早已不采用了。现在工厂厂区高压配电电压是 6、10kV。关于主要元件与电压间的关系简述如下： 感应电动机的额定电压越低，其效率愈高，且价格也较低。 （参照ABB 和 siemens 手册） 同容量的感应电动机用于 380V 时，与用于 3kV 时相比，效率约高1%； 同容量的感应电动机用于 3kV 时，与用于 6kV 时相比，效率约高1%； 同容量的感应
2、电动机用于 6kV 时，与用于 10kV 时相比，效率及价格大致相等。 同容量的变压器在 6、10kV 时，效率与价格相同；35kV 的变压器较6、10kV 变压器价格高 20-30%。 3传输相同的功率(500kVA 以上)，10kV 线路比 6kV 线路，节省有色金属约 40%，这两种电压的线路设计中，除投资占较小部分的绝缘子有所不同外，其他相差无几。因此，全部线路由于导线截面的减小，将会节约投资费用。如果用电缆送电，额定电压愈高，价格也愈高，但6、10kV 差别很小，从传输功率来看，它与电压成正比，故用电缆在厂区内配电时，10kV 较 6kV 的费用便宜的多。 4在传输相同功率的条件下，
3、10kV 线路可以减少配电线路的回数，从而可以使配变电所及网路的接线简化。 5额定电压为 6、10kV 的开关设备，其价格主要是根据其切断容量及流过短路电流而定。当切断容量相同时，价格相差不大，但如果把开关设备的电压由 10kV 增加到 35kV，价格就会较显著地增加。 6如果导线的电流密度相同，则 10kV 比 6kV 线路功率损失少约40%，电压损耗也少约 40%。 第二：1000V 以下电压的选择 目前 1000V 以下的电压只设 380V 级是 40-50 年代的情况，因为当时论证了动力与照明混合供电的经济合理性，500V 以上的电压便被排除，只有少数已经使用的工厂仍继续使用。但是，近
4、些年来，由于生产规模的扩大，建筑面积的增加，工艺装备容量及数量的变化，从工业、农业、商业，城市都有要求提高 1000V 以下的配电电压等级的趋势。从国外的情况来看，500V 以上的电压一直在使用。美国最常用的电压是480/277V，用 277V 供给照明，而且在煤矿中允许使用 650V 电压，东欧等国家，包括法国一直多年来使用 500V 电压，法国的文献中提出矿山、港口、电气牵引可以采用 600V。英国用 600/120V，原苏联在 60 年代初期也把 660V 电压列入国家标准，建议采用 660V 的原因是 660V 是 380V的倍，这就有可能把接成三角形绕组的变压器改换成星形接法，便可以
5、在 380-660V 电压的系统中应用，简化了技术改造的工作，通过比较还得出下列结论： 1安装 1kW 电动机（包括电动机，控制电器，低压电网，变压器，高低压线路上所安装的电器设备）采用 660V 比 380V 的综合投资约低 25-45%； 2即使 660V 电压电动机效率较差，但能量损耗仍较 380V 供电少，当线路长度为 100m 时少 2-4W/km，长度为 200m 时少 4-8W/km； 3有色金属铝的消耗量减少 5%。 电压的提高除有上述好之外，还可以增加配电半径和车间变电所的单位容量，这会简化配电系统，从而使变电所一次侧投资和电能损耗减少。与 380V 比较，660V 电压的电
6、动机容易制造，上限可以增加到1000kW。如果 10kV 的电动机能够以 800-1000kW 作下限的话，660V 电压的出现，就可以把 3、6kV 电压等级简化。特别是区域电网如果是35kV，660V 的电压有利于在厂区内配电，大多数工厂便可以用 35kV 供电。所以采用 660V 再加上以 10kV 代替 6kV，便可以简化及改善工厂的供电系统，对国民经济的影响是巨大的。但电压的改变必须得到电器制造工业的配合。而在现有的工厂实现升压，则要牵涉到工作量较大的技术改造工作。同时，根据实践的情况来看，七十年代的初期还在继续着手解决；（1）中性点接地方式。 （2）照明网路的供电方式。 （3）控制
7、回路的供电方式等有关技术问题。因此，即使着手采用 660V 的配电电压，也还不可能代替 380/220V 的常用电压。目前应用 660V 电压的工业主要有采矿、石油加工、化学工业等部门。 西门子公司 690V 电机的功率范围为：3kW-980kW，ABB 公司在中国制造的 QA 系列电机的额定工作电压为：380-690V 以 ABB QA180L4A 22kW电动机为例，在 380V、接时，电流为 40.59A， 工作在 660V、Y 接时，同样为，电流为 23.37A。 详见电机铭牌： 导体截面由 380V 时的 3x25，降为 660V 时的 3x10 或 3x16。 由我公司承建的水泥生
8、产线，几乎每一个项目都是这样的配置：380/400V 的电动机，同时 1000kW 以下的变频电机使用 690V，大于1000kW 的变频电机使用与中压配电系统相同的 6kV 电压。由于配电变压器为 6/0.4kV，所以 690V 变频器需要单独设立整流变压器。也就是说，实际上，690V 作为一个配电电压等级，已经出现在水泥生产线。以篦冷机系统为例，通常情况下，篦冷机有 10 台或以上的冷却风机，功率在110kW 或 132kW 左右。工作在 690V 时，除了上述特点外，还有下列优点：如果使用变频器，增加费用不多，相同的容量，400V 与 690V 价格相差不大。但导体截面，运行损耗都减小。
9、如果不使用变频器，则有可能省却软起动器。因为 132kW 的 4 极电动机，400V 时的电流约为 235A， 690V时的电流约为 130A，只相当于 400V 时 75kW 的电动机的起动电流。 随着水泥生产线公用设施容量的增加，对单台大容量的低压电机，起动方式和导体选型也出现了一定的困难。如公用压缩空气，某条日产2500 吨生产线，压缩空气功率就有 3x400kW，由于机械设备结构的特点，使用 6/10kV 配电有一定的难度。400kW 左右的电动机，使用 6/10kV 配电时，中压开关设备的投资也会增加，而用 690V 配电，就可以减少上述困难。另一特点是，使用同样容量，同样短路阻抗的
10、配电变压器，二次电压提高后，短路电流也会减小。 目前，690V 与 400V 电动机的制造价格已经没有大的差别了。从 ABB电机的铭牌上可以看出，同一台电动机也既可以用在 380V 和 690V，也就是宽电压设计。690V 的变频器，制造容量为 55-2300kW，可见 690V 不可能完全取代 380V 电压等级。这样的问题解决的方案有二个： 在 690V 负荷较大的车间，设置独立变压器和配电母排。 在 380V 和 690V 负荷相对比较均匀的车间，共用一台变压器，分别引出一个 400/720V 的二次线圈，独立设置配电母排。 一台 6/0.72V 630kVA 的配电变压器，造价约 12.5 万元，2000kVA 的双线圈配电变压器，与普通配电变压器价格相当，估计造价为 31.5 万元左右。XLPE 绝缘电缆 3x16 的价格为 42 元/m，3x25 的价格为 65 元/m，相差 35%，再考虑到运行损耗，可见使用 690V 配电的优点是明显的。
