提高配电网运行经济效益的综合技术措施探讨

我国是个地大物博, 人口较多的国家, 同时电力用户居住也不集中。配电网在日常运行过程中, 受传统农电管理制度、投资机制以及安全用电意识等因素的影响, 配电网在建设规划、技术装备、供电质量、运行维护、综合自动化等方面相对城市电网都有较大的差距, 整体供电质量水平降低, 主要表现在以下多个方面。

(1) 供配电设备陈旧老化, 有些较为偏远的山村依然存在供电质量不合格的高、低压线路。配电变压器由于选型设计不合理, 造成综合使用率较低, 设备能耗较大。系统配套的辅助设施不完备, 检修维护水平较低, 线路出现故障或事故后, 将会导致大面积长时间的停电, 系统在供电安全可靠性、经济性等方面的能力均较差。

(2) 由于受电能用户分散的影响, 农村电网的结构相对薄弱, 存在系统布局不合理、供电距离过长、供电质量差、线路损耗高等缺点, 有电送不进、有电不能用等现状在一些偏远山区依然存在。

(3) 配电网自动化水平较低, 不仅造成巨大的线路损耗给农民用电增加了许多不合理负担。配电网建设资金短缺, 系统改造或扩建速度较慢, 在农村负荷不断增加的情况下, 网络长期处于超负荷运行工况, 供电效率低, 综合损耗较高。

1 配电网线损来源

对电网理论线损进行分析计算, 实际上就是对整个电网系统中电能的总损耗量进行统计计算, 按照各电气单元电能损耗量进行划分大致包括以下几个方面。

(1) 架空 (或电缆) 线路的导线损耗电能。

架空线路的线路阻抗、电晕等因素都能产生电能损耗。

(2) 变压器的损耗电能。

变压器的电能损耗包括:铜损、铁损、空载损耗等因素。

(3) 其它电气设备的损耗电能。

电能是通过系统中各种变配电设备完成能量的输送、转换和分配的, 如:电容器、电抗器、电流互感器、电压互感器等电气元件, 电能在通过这些设备时, 会由于内部感性和容性分量的影响产生对应的电能损耗, 电度表、各种检测仪器仪表、以及继电保护空载装置等都可能造成电能的损耗。

2 配电网经济运行案例分析

2.1 更换节能经济变压器

公用配电变压器的电能损耗是由供配电企业负担的, 为了获得准确的电能损耗, 应该进行逐一进行统计分析。配电变压器的有功功率损耗包括铁芯电能损耗 (也叫固定损失) 和绕组电阻电能损耗 (也叫可变损失) 两大部分。10kV线路在日常运行过程中, 由于负荷波动较大, 线路综合供电性能较低。该线路的一些特征参数如下。

线路电压等级:10kV。

电网结构:T型接线形式。

线路主干线长:18000m, 包括8000mLGJ-50型架空线路和10000mLGJ-35型架空线路。

最长分支线长:5700m, 为LGJ-25型架空线路, 分节点处距首端7800m。

短分支线路:6条, 为LGJ-25型架空线路, 长度从1500m~3000m不等。

该线路中变压器参数见表1所示。

从表1可知, 该线路总共有变压器87台, 总容量为4730kVA。该线路中不经济性变压器总容量占49%, 台数占52%, 而节能经济性变压器只占总容量的51%。可见, 技术和经济性能均较低的S7和SJ型配电变压器依然是该线路电能分配的主体。

2.2 无功补偿节能降耗节能经济运行方案

(1) 方案确定。

在日常运行过程中, 我们发现该条线路总体功率因数普遍较低, 大致缺少无功容量为400kVA, 为此, 本文将采用三种方案如下。

方案一, 在线路主干线1/3处 (6000m处) 外加装一台容量为400kVA的SVC无功补偿装置, 采用动态补偿方法。

方案二, 在线路主干线2/3处 (12000m处) 外加装一台容量为400kVA的SVC无功补偿装置, 采用动态补偿方法。

方案三, 在线路主干线1/4处 (4500m处) 外加装一台容量为400kVA的SVC无功补偿装置, 采用动态补偿方法。

(2) 线路加装无功补偿装置后的效果。

线路不同部位加装无功补偿装置后所带来的节能降耗效果如表2所示。

从表2可知, 所有方案的损耗率都比改造前有所降低, 损耗率降低最多的方案三的平均损耗率为6.67%, 比改造仅降低了1.14个百分点, 可以判断单纯靠加装无功补偿装置所起到的节能降耗效果不很明显。

2.3 更换导线节能降耗经济运行方案

(1) 方案确定。

经计算分析, 该条线路主干线的经济截面为80mm2, 处于该经济截面的70mm2和95mm2架空导线均满足要求, 结合改造经济成本, 本文选70mm2的架空导线进行改造, 同时考虑该区域负荷平均增长率为8%, 最大增长率为12%, 按照5年和10年的线路规划进行分析。

(2) 线路更换导线后的效果。

线路更换输电导线后所带来的节能降耗效果如表3所示。

从表3可以看出, 当线路日平均负荷按8%的增长率计算, 到线路运行第5年时, 节能降损方案的电压合格率指标为67.5%, 但代表日最大负荷按同样增长率运行到第10年时, 该线路均荷电压合格率指标仅为25.89%。因此, 可以认为单纯更换导线的方案不能满足该线路5年高效经济运行规划的需求。

2.4 平衡三相负荷节能降耗经济运行方案

为了降低配电网中配电台区的低压干线的线损, 提高农村低压电网的供电经济性和可靠性, 在开展三相负荷平衡运行管理工作时应从以下几个方面入手。

(1) 将配电台区三相负荷平衡运行管理水平列入对供电所管理的综合考核项目以便建立健全的配电台区负荷平衡运行管理制度。

(2) 在供电所设置专门的负荷平衡监测仪器或系统, 定期对配电干线各相供电负荷情况进行监测统计, 并利用微机技术绘制低压配电干线各相的负荷曲线, 为配电台区制定三相负荷平衡运行调整提供有效的依据。

(3) 由于配电线路上负荷的种类、用电时间波动性较大, 因此要获得绝对三相负荷平衡运行工况是不可能的。因此, 只有加强日常运行维护管理, 通过历史数据信息制定合理的负荷相间切换调度可以基本满足三相平衡的要求, 同时在调整过程中只要公用中性线的电流值不大于额定电流的25%就认为三相负荷调整满足系统运行的需求。

(4) 配电台区的三相负荷平衡应该坚持“就地调整”的原则, 应根据配电实际情况选择每月测试1次, 每季度或半年调整1次的综合调整周期。在三相负荷调整时, 每条单相分支线应按“统筹平衡主线负荷”的原则, 分别T接在A, B, C三相供电线路上。

(5) 采用在线监测技术, 对用电不合理的用户应加强电能稽查力度, 防止窃电导致供电电能损耗, 增加供电企业的运营成本。

2.5 配电网综合节能降耗经济运行方案

(1) 方案确定。

该条线路的综合节能降耗措施包括以下几点。

(1) 选取加装无功补偿装置中节能效果最为明显的C (G) -1/3-400方案。

(2) 更换线路中的主干线导线截面为LG J-70mm2。

(3) 用S13节能型变压器更换线路中的不经济性变压器, 并根据实际统计分析选取合理的位置安装有载调压变压器。

(4) 在线路距离超过优化范围的配电变压器处加装电压调节器。

(5) 在用电负荷集中、用电量大的负荷点出进行就地无功电容器补偿。

(2) 线路进行综合节能降损措施优化后的效果。

该配电线路在经过综合节能降耗措施优化后, 该线路取得了明显的节能效果, 具体数据见表4所示。

从表4可知, 该线路采用综合节能降耗优化措施后, 有明显的节能降耗效果, 其中无功功率得到有效提高, 从改造前平均710kVA提升到986kVA, 提升率高达38.9%。损耗率也由改造钱的平均11.34%减少到4.57%, 高达7个百分点, 可见节能效果十分明显。

3 结语

配电网是工农业生产发展的主要支柱, 因此, 通过先进的技术和设备, 结合健全的管理措施, 降低配电网的损耗, 提高供电可靠性和电能质量水平, 保障电网安全经济的运行具有相当大的工程实际意义。

摘要：我国中低压配电网普遍存在电能质量水平低、电压波动大、线损高等问题。由于配电网中电力用户居住较为分散, 造成配电网网需存在明显的供电范围广、输电线路距离较远、线路检修维护水平低、电气设备技术和经济性较差等问题。在这种背景下, 研究配网线损, 并采取有效的节能降耗技术措施, 提高配电网运行经济效益就显得十分必要了。

关键词：配电网,线损,节能经济运行措施

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