摘要：本文從規(guī)劃設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、平衡配電網(wǎng)相間負(fù)載與推廣帶電作業(yè)等幾方面去探討了配電網(wǎng)節(jié)能降損，僅供參考。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)，節(jié)能降損。

前言

電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要是確定機(jī)組的最佳組合和經(jīng)濟(jì)地分配負(fù)荷，降低線損。我國(guó)線損分配結(jié)構(gòu)：110kV 以上：35kV : 10kV 及以下=l : 1.5:2.5，可見(jiàn)線損大部分(還未包括電廠內(nèi)部線損)分配在低壓配網(wǎng)上，在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用電網(wǎng)中現(xiàn)有輸(配)變電設(shè)備，在系統(tǒng)有功負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的前提下，做到配電網(wǎng)及其設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是降低線損的有效措施。

配網(wǎng)線損耗高的原因主要為：

( l )無(wú)功補(bǔ)償度較低;

( 2 )配變損耗大;

( 3 )配網(wǎng)負(fù)荷很不均衡;

由于配電網(wǎng)有著與輸電網(wǎng)不同的特性：

( l )輸電網(wǎng)的線路一般為聯(lián)絡(luò)線，中間很少T 接負(fù)荷，負(fù)荷一般位于末端;配電網(wǎng)的負(fù)荷則沿著線路分配，而且分配不均勻;

( 2 )配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，客戶用電性質(zhì)不同，負(fù)荷變化波動(dòng)大;而輸電線路的負(fù)荷是多個(gè)配電線路、變壓器的負(fù)荷的集合，對(duì)負(fù)荷性質(zhì)和波動(dòng)的反應(yīng)遠(yuǎn)不如配電的靈敏;

( 3 )由于低壓線路的供電方式不同，易出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡的問(wèn)題。

因此，除使用輸電網(wǎng)降損的相關(guān)技術(shù)外，配電網(wǎng)還有些其它的降損技術(shù)。

一、規(guī)劃設(shè)計(jì)方面

配網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)供電可靠吐起關(guān)鍵作用，而且也是配電網(wǎng)降損的重要環(huán)節(jié)。改造配網(wǎng)不能簡(jiǎn)單化地加大尋伐截面或改為電纜、增大配變?nèi)萘�，而是�?yīng)該首先做好配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，并在統(tǒng)一規(guī)劃的指導(dǎo)下進(jìn)行配網(wǎng)的建設(shè)和改造，使其逐步成為合理的現(xiàn)代化配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

我公司一般采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)手拉手開(kāi)關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜方式，簡(jiǎn)單易行;對(duì)于可靠性要求高的，可采用雙回線加備自投方式。既可滿足“N 一1 ”的要求，又能利于配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)要和城市發(fā)展規(guī)劃緊密結(jié)合，以經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和城市用地規(guī)劃來(lái)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)和負(fù)荷分布，劃分供電區(qū)域，確定導(dǎo)線截面、開(kāi)關(guān)站規(guī)模和配變?nèi)萘俊?/p>

1.規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整不合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，合理地分配負(fù)荷

合理設(shè)計(jì)、改善電網(wǎng)的布局和結(jié)構(gòu);避免或減少城農(nóng)網(wǎng)線路的交錯(cuò)、重疊和迂回供電，減少供電半徑太大的現(xiàn)象，合理地分配負(fù)荷。

新建一座變電站，為一個(gè)供電區(qū)供電，共設(shè)計(jì)了10 回出線間隔，如何分配負(fù)荷才能使得損耗最小呢?

假設(shè)各出線的電流分別為I1 、I2 、… I10 ，電阻分別為Rl 、RZ 、… RIO ，則總有功耗為：

△ P=3 ( I12R1+ I22R2 +…. I102R10) (1)

根據(jù)等微增率法則，若想使△P 最小，則有

I12R1+ I22R2 +…. I102R10 (2)

即各回路按其等值電阻的倒數(shù)比分配負(fù)荷時(shí)總損耗最小。

配電變壓器是配電網(wǎng)中主要設(shè)備，分布面非常廣泛，其總數(shù)量及總?cè)萘慷己艽�，其損耗更不容忽視。這樣，任意一條配電線路的損耗就包括線路的損耗及其所帶配電變壓器的鐵損和銅損。其有功損耗和電量損耗可表示為：

△P=△P0+△P2=△P0+krP2RLZ (3)

△A=△PT+△A0+TKTP2TRLZ/U2COS2φr (4)

將上式兩邊除以供電量A(A=PTT)得線損率為：

式中

△PO——線路所帶的配電變壓器的鐵損(kW)

△PZ——線路有功損耗與配變的銅損(kW)

T——線路運(yùn)行時(shí)間(h)

PT——運(yùn)行期平均負(fù)荷(kW)

U——線路運(yùn)行電壓(kV)

KT——負(fù)荷波動(dòng)損耗系數(shù)

RLZ——線路、配變的待值電阻()

cosφT——功率因數(shù)

線路投運(yùn)后，其結(jié)構(gòu)與參數(shù)相對(duì)固定，支行電壓與功率因數(shù)為定值時(shí)，線損率△A%平均負(fù)荷PT的函數(shù)。

在上式中對(duì)PT求兩階導(dǎo)數(shù)，得出：

2△PO/P4T > (6)

證明此函數(shù)有最小值。通過(guò)求其一階導(dǎo)數(shù)可得出最小值為

PT=UcosφT√△PO/KTRIZ (7)

又由于

PZ=P2TKrRLZ/U2cos2Φt (8)

所以

△PO=△Pz (9)

即，只有當(dāng)線路自身的有功損耗與配變的銅損等于配變的鐵損時(shí)，才能滿足線損率最小。

此時(shí)的線損率稱為線路的經(jīng)濟(jì)線損率△ Aj % , 線路傳輸?shù)呢?fù)荷值稱為線路的有功經(jīng)濟(jì)負(fù)荷Pj，即：

Pj=UcosΦT√△PO/KTRIZ (10)

依此類推，可以推導(dǎo)出無(wú)功損耗和綜合功率損耗的公式。

電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件滿足的條件下，盡量按照以匕方法處理。

2.確定合理的分散無(wú)功補(bǔ)償容量和地點(diǎn)

無(wú)功配置是配網(wǎng)規(guī)劃的一個(gè)重要內(nèi)容。配網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃應(yīng)該按照分層、分區(qū)平衡。既要在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償(可參照輸電網(wǎng)降損部分)，又要在配電線路及部分用戶進(jìn)行分散補(bǔ)償，但大部分補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)配置在配電網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)就地就近補(bǔ)償。配電線路分散補(bǔ)償，是指在配電線路上加裝補(bǔ)償電容器，直接減少配電線路傳輸?shù)臒o(wú)功電流和縮短無(wú)功輸送距離，從而達(dá)到降低配電線路損耗的目的。

配電線路分支多、掛接變壓器多，給理論計(jì)算帶來(lái)諸多不便，但是對(duì)大多數(shù)公用配電線路特別是農(nóng)村配電線路而言，配電變壓器的布點(diǎn)較均勻、容量也較接近、且其用電量與變壓器容量幾近正比;其負(fù)荷性質(zhì)較為一致、形狀曲線相似，因此可近似將此類配電線路，看成是負(fù)荷沿線均勻分布的理想線路，從而使計(jì)算工作大為簡(jiǎn)化。

一般對(duì)于均勻分布負(fù)荷的配電線路，其補(bǔ)償容量和安裝位置按[Zn / ( Zn + l ) ] (其中n 為不小于1 的整數(shù))規(guī)則，求得最優(yōu)補(bǔ)償方案�？紤]到無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行維護(hù)、補(bǔ)償效益及投資回收期限，因此，沿線的無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)以安裝一處為適宜，最多不應(yīng)超過(guò)二處，可以直接連接于主干線上和較大的分支線上。

配電線路上無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)適當(dāng)控制，并且在線路負(fù)荷低谷時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償向系統(tǒng)倒送無(wú)功。負(fù)荷在線路上的分布狀況不同，安裝地點(diǎn)也不相同，具體位置應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分布特點(diǎn)和容量的大小計(jì)算確定見(jiàn)表1 。

表1 配電線路分散補(bǔ)償電容器組的安裝

負(fù)荷沿主干線分布狀況電容器安裝組數(shù)電容器安裝容量與線路無(wú)功功率比安裝位置位于主干線首端長(zhǎng)度

均勻分布12/32/3

24/53/5、4/5

非均勻分布分支線呈60°14/53/5

分支線呈60°14/52/3

3.選用節(jié)能型變壓器

59 與57 系列變壓器相比，空載損耗平均降低10 % ，負(fù)載損耗平均降低25 % ，為了節(jié)約能源、推廣新技術(shù)產(chǎn)品，國(guó)家已于1998 年3 月明令在當(dāng)年年底停止生產(chǎn)和淘汰S7 和SL7 系列產(chǎn)品，推薦S9 系列為更新替代產(chǎn)品。

在S9 系列的基礎(chǔ)上，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用超薄型硅鋼片，進(jìn)一步降低空載損耗，開(kāi)發(fā)了S11 系列變壓器。目前S11 系列變壓器的空載損耗比S9 系列降低了30 %。

為了降低變壓器空載損耗，采用高導(dǎo)磁率的軟磁材料，將非晶態(tài)合金應(yīng)用于變壓器，制戈非晶態(tài)合金鐵心的變壓器。

非晶態(tài)合金引起的滋化性能的改善，其B 一H 磁化曲線很狹窄，因此其磁化周期中的磁滯損耗就會(huì)大大降低，又由于非晶態(tài)合金帶厚度很薄，并且電阻率高，其磁化渦流損耗也大大降低。據(jù)實(shí)測(cè)，非晶態(tài)合金鐵心的變壓器與同電壓等級(jí)、同容量硅鋼合金鐵心變壓器相比，空載損耗要低75 %~80 %。空載電流可下降80 %左右。

目前國(guó)內(nèi)已有生產(chǎn)廠開(kāi)發(fā)矩形鐵心截面的卷鐵心單、三相變壓器，繞組采用矩形形式。這種變壓器鐵心窗口填充系數(shù)和油箱的利用率較高，同時(shí)也解決了變壓器的維修問(wèn)題。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的10kV 、63 隊(duì)VA 及以下卷鐵心變壓器，其空載損耗比S9 系列變壓器下降30 % ，空載電流比豹系列變壓器下降20 %。

因此，結(jié)合城農(nóng)網(wǎng)改造，盡可能地將原有的損耗高的配變更換為S9 、S11 、卷鐵心變壓器或非晶態(tài)合金鐵心的變壓器，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.按經(jīng)濟(jì)電流密度優(yōu)化合理選擇電力線路導(dǎo)線截面。

導(dǎo)線選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度優(yōu)化合理選擇并考慮留有一定發(fā)展的余度，這樣既可以降低線路損耗又可以減少重復(fù)投資。

二、配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度

配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度大體上與輸電網(wǎng)相同，但由于配電網(wǎng)自身的特點(diǎn)，其經(jīng)濟(jì)調(diào)度與輸電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度有不同之處。

1.確定合理的線路運(yùn)行經(jīng)濟(jì)區(qū)間

由于配電網(wǎng)線路上接帶很多配電變壓器，所以配電線路有經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷區(qū)間(見(jiàn)2.1.1部分的公式推導(dǎo))。根據(jù)計(jì)算推導(dǎo)：線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的負(fù)荷區(qū)域?yàn)閍67 一1 . 52 巧較為合理，其線路線損率仍處于較小值。

2.確定合理的變壓器運(yùn)行方式

變壓器并非在額定時(shí)最經(jīng)濟(jì)，當(dāng)負(fù)荷的銅損和鐵損相等時(shí)才最經(jīng)濟(jì)，即效率最高。在配電網(wǎng)中，開(kāi)閉所、配電站、環(huán)網(wǎng)柜所帶灼變壓器一般都在兩臺(tái)或兩臺(tái)以上，其運(yùn)行方式應(yīng)根據(jù)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線確定其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域負(fù)荷小于臨界負(fù)荷時(shí)，一臺(tái)運(yùn)污。負(fù)荷大于臨界負(fù)荷時(shí)兩臺(tái)運(yùn)行。而臺(tái)架變、箱變多為單臺(tái)變壓器運(yùn)行，所以需要確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。根據(jù)2 . 1 . 1 部分的公式可以推導(dǎo)出變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)為O . 75Se 一1 . 333P0z / PkZSe ，負(fù)荷運(yùn)行在此區(qū)間內(nèi)，可降低配變損耗(這種辦法一般在輸電網(wǎng)中使用。因?yàn)檎{(diào)整配變低壓側(cè)40OV 線路的負(fù)荷，遠(yuǎn)沒(méi)有象調(diào)整10kV 線路負(fù)荷那樣簡(jiǎn)單容易，甚至必須對(duì)用戶停電。因此一般只在選擇配變?nèi)萘繒r(shí)使用)。

在實(shí)際運(yùn)行中，需要掌握配電線路、變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷區(qū)域(主要是指配電線路)，合理地分配負(fù)荷(通過(guò)拉手開(kāi)關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜等改變線路負(fù)荷), 使配電線路、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

三、平衡配電網(wǎng)相間負(fù)載

負(fù)荷的三相不平衡引起的磁滯和渦流損耗往往使變壓器局部金屬件溫度升高，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致變壓器運(yùn)行事故。而且還會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出力減少。如果電動(dòng)機(jī)中性線接N 線，零序電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組將會(huì)消耗電能，引起局部過(guò)熱，且消耗較大的無(wú)功功率。同時(shí)，負(fù)荷的三相不平衡，將增加配電線路、變壓器的損耗。在輸送相同容量電能的情況下，其消耗掉的功率比對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)多得多，必將造成很大的浪費(fèi)。

當(dāng)變壓器運(yùn)行在平衡時(shí)，即

Ia=Ib=Ic=1

Qa= Qb=Qc=3 I 2R (11)

當(dāng)變壓器運(yùn)行在最大不平衡時(shí)，設(shè)

Ia = 3 I

Ib=Ic=0

Qa= (3 I) 2R=3.3 I 2R

通過(guò)比較，可以看出，變壓器處于三相負(fù)荷最大不平衡運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的變損是處于平衡時(shí)的3 倍。因此，調(diào)整配網(wǎng)三相負(fù)荷分布，使其達(dá)到平衡，是降低變壓器損耗的一個(gè)重要措施。

四、推廣帶電作業(yè)，減少線路停電時(shí)間

即使對(duì)雙回路供電的網(wǎng)絡(luò)，如因檢修工作，其中一條線路停電，由于負(fù)荷電流全部通過(guò)另一條運(yùn)行的線路，會(huì)使線損大大增加，因此也要盡量利用帶電作業(yè)，減少雙回線的停電次數(shù)與時(shí)間。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)的損耗也是可以通過(guò)一些有效的措施來(lái)減低，使配電網(wǎng)達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行管理上走向定量化、擇優(yōu)化、有序化的現(xiàn)代化管理。

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