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深圳变压器如何降低配电网的线损

垦利县供电公司属国家中型企业,年供电量507GWh。如果综合线损率降低1%,每年将节电

5.07GWh,效益相当可观。那么,降低线损是否还有裕度呢?我从事农电工作多年和从本县实际情况出发得出的结论是:虽然农电建设改造后,电网质量有了很大提高,线损也有了明显降低,但降低线损工作仍大有潜力可挖,此现象在不少县供电企业有一定代表性。

1 当前影响电能损耗的几个主要因素

影响线损的几大因素在不少地方仍存在。现分析如下,并作简要计算。

1.1三相负荷不平衡引起线损升高

农村电网是经10/0.4kV变压器降压后,以三相四线制向用户供电,是三相负载与单相负载混合用电的网络。在装接单相用户时,供电部门均能将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在农网运行中,由于用电户私自增容,或大功率单相负载的投入,或单相负载设备的用电不同时性等,均可造成三相负载不平衡。农网若在三相不平衡度较大情况下运行,将会给农网带来以下两方面的的损耗。

增加线路电能损耗。在三相四线制的供电网络中,电流通过线路导线时,因存在阻抗,必然产生电能损耗,其损耗与通过电流的平方成正比。当农网以三相四线制供电时,不能很好的调整负载,造成三相负载不平衡并不鲜见。当三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通过。这样,不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路损耗。

当电网处于三相负载不平衡时,其线路损耗要增加,不利于电网的节能运行,应及时调整负荷。

增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配电变压器损耗的增加。因为配电变压器的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。

更何况三相负荷不平衡,不仅损耗加大而且三相电压降也不一致,三相电压不平衡给供用电都带来不良影响。

1.2无功补偿未普及和补偿容量选择不合适

高压配电线路补偿不够。35kV及以上输电线路及变电站的无功设备由电力部门直接调度,可随时保证功率因数在理想范围内,但在10kV配电网中,由于电网损耗与客户无直接利益关系,所以其对增加无功设备或根据功率因数自动投切无功设备的自觉性较差,而电力部门既不能做到全面监管,又无法直接操作用户电容器投切,从而导致了功率因数降低,电能的过多浪费。线路损耗情况与功率因数的关系如公式1。

当电流通过线路时,其有功功率的损耗为

△P=3I2R×10-3

△P=3(P/(UCOSφ)2R×10-3=

3(P2 Q2)R/U2×10-3=

3P2R/U2×1/COS2φ×10-3

式中△P——线路的有功功率损耗(kW)

I——线路通过的电流(A);

R——线路每相电阻(Ω);

P——线路输送的有功功率(kW);

Q——线路输送的无功功率(kvar);

cosφ——线路负荷的功率因数。

由上式可知,有功功率损失和功率因数平方成反比,提高功率因数可降低损耗的关系可用下式表示

△A=(1-cos2φ1/cos2φ2)×100%

式中cosφ1——原来的功率因数;

cosφ2——提高后的功率因数。

低压配电补偿容量小,即使补偿也多有不当。有关资料表明:400V低压配电网络中的无功损耗约占电网损耗的50%左右。因此,仅靠电力部门对高压输配电网络的无功补偿是远远不够的。只有在低压配电网络中合理实施无功补偿,才能使电网运行在最优的经济状态。

有关专业书籍和资料记载了低压无功补偿的降损效果,如表1。

表1无功补偿效果表

当前农村状况:一般没有采取低压无功补偿措施。农网改造前,农用配变不在电业部门的“必管范围”,线损高了收不够电费,农村电工就涨价,农网改造中也基本没有涉及低压无功补偿的工程。部分配电变台已有的补偿设备也往往因未认真研究分析补偿效果,而存在着欠补偿、过补偿等情况。因此在农网改造后的农村实施低压无功补偿将是降低线损,获取较好效益的最大领域。

2降低线损的措施

2.1进行有效监督考核,确保三相负荷的平衡

调整三相负载使之平衡,这是不要增加投资的降损措施。把单相用户均衡地接在A、B、C三相上,减少中性线电流,降低损耗的目的便可达到。同时,为确保效果明显,要注意减少单相负载接户线的总长度,为了防止事故性“相偏”,也可以装设三相断相保护器,当任一相断电时,能立即切断电源以消除三相不平衡。目前,农电管理已实现“四到户”管理,我们应充分利用这一优势,加强对三相负荷的均衡分配管理。为强化这方面的管理,垦利县公司已实行了单相指标考核管理等措施,收到了良好效果,2005年低压线损率为10.39%,比2004年降低了1.5个百分点。所谓单项指标考核就是将台区低压线损指标、三相不平衡率指标等作为月度、季度监督检查和考核内容,实行公司对所、所对组、组对台区管理责任人的量化考核,提高了各级人员的责任心,达到预期指标水平。

2.2加强高压配电线路补偿和管理措施

通过功率因数调整电费等措施,提高大用户自动投切无功设备的积极性。

完善无功管理办法,加强监督检查,减少用户向网上输送无功。

采取线路集中或分段补偿措施。由于线路损耗增加主要是无功导致线路电流增大的结果,所以在补偿时应尽可能靠近负荷中心。线路上的负荷并不是集中在一点,因此我们宜采取分段梯级补偿。补偿容量的确定一般应按照电容补偿的优化运行方式进行选择和校验修正。对于配电网来说,补偿前的功率因数

cosφ1=P/(P2 Q2)1/2

补偿后的功率因数

cosφ2=P/(P2 (Q-QC2))1/2

式中P——电网输送的有功功率,电容补偿前后有功

功率是不变化的(kW);

Q——补偿前电网的感性无功功率(kvar);

QC——补偿电容的容量(kvar)。

当Q=QC时,cosφ2=1。

cosφ2=1是一种理想状态,现实中,我们在进行无功优化设计时,应尽量使补偿效果趋向于最优。

2.3采取多种形式进行低压补偿

分析农村用电规律可知,一般白天用电少,前半夜高峰,后半夜基本没有负荷。

分析三种方式的技术可行性可知:在配变低压侧统一进行补偿,可能后半夜过补偿;且该种方式对低压降损作用极小。在低压线路上补偿,存在诸多难题,一是安装在杆上既不方便,又不美观,其通断控制用闸刀使用不方便,用小型接触器要耗电;二是电容器放电问题难解决,可能危及线路工作人员人身安全。对电动机就地补偿,简单易行,无功就地平衡,有最佳的降损效果,不过可能会过补偿;对动力用户有好处,用户有积极性;对低压降损作用大,电工有积极性。

因此应首先考虑电动机就地补偿方式。注意使用随机补偿既能在动力负荷最大时投入全部补偿设备,又不过补偿。过去一般高速电机补偿电容值Q=0.3~0.4P(P为电动机有功功率),但此值偏低,应采用0.5~0.6P,理由是:农村电机多与农副加工机械配套,负载偏重;针对低压线路(线路电感、用户日光灯等)进行无功补偿存在诸多困难,而电机就地补偿容量可选择大一点,则当电机轻载时有余量对线路补偿。实践也证明取0.5~0.6P,长期运行不会对电动机造成绝缘损害。

尽管随机补偿是重点考虑的补偿方式,但也要注意与其它补偿方式的相互配合和互为补充,随器补偿是随机补偿的另一重要方式。但此方式对容量的考虑一定要适当,如按高峰负荷期确定补偿值,必然会在大部分时间里出现过补偿,不仅不能起到降损节能的作用,还有可能起到相反作用。根据经验,认为随器补偿应以配变容量的6%~8%选择电容器容量效果较好,因为这大约相当于配电变压器空载时的无功功率。农村配电变压器在大部分时间里属轻负荷期,这样恰好对空载无功进行了就地平衡,而又不因用电谷底时过补偿向网上输送无功导致负面作用。这一容量选择的思路就是:配电变压器空载无功由随器补偿电容器平衡,而线路或用户电机的无功则通过随机或分片补偿解决,几种方式相互兼顾,各有侧重。