1、概述電網電能損耗率(即線損)是考核供電企業(yè)的重要經濟技術指標之一,降低線損是提高經濟效益的一項重要舉措,如電網年供電量為2 700 GWh,線損率降低1%,節(jié)約的電能就超過1500萬人民幣,經濟效益十分顯著。
歸納起來,地區(qū)電網的線損主要由三部分組成:固定損耗即所有變壓器、測量儀表、二次電路等勵磁回路的鐵耗;可變損耗即線路和變壓器等與電流平方成正比的銅耗;
管理損耗即抄表差錯、計量儀表誤差和偷竊電及管理不善等所引起的損耗。本文結合地區(qū)電網的具體特點和事例,通過分析和計算,在電網運行方式、經濟調度、電網改造和線損管理等方面提出了一些降低線損的措施。
2、優(yōu)化運行方式
(1)合理安排地方電廠的發(fā)電計劃和出力曲線,做好分區(qū)分層有功和無功功率平衡,避免潮流長距離和多電壓等級變換輸送
地區(qū)電網中經常接入一些經110 kV、35 kV或10 kV線路并網的地方電廠,根據電網運行和配置簡化的需要,220 kV和110 kV的電磁環(huán)網正常情況下應是開環(huán)運行的,220 kV變電站供電區(qū)域內所接入的地方電廠如果發(fā)電過剩。
必然要通過220 kV主變將剩余電力送至220 kV電網中,通過相鄰220kV變電站主變降壓后再供給負荷,這種運行方式無疑會增加線損;而對于負荷較重區(qū)域,如果地方電廠出力不足需要從220 kV主變或聯絡線路輸入功率,也會增大線損。
例如某220 kV變電站接入了裝機容量為200 MW的地方電廠,而該區(qū)域最大供電負荷約為70 MW,在地方電廠出力較大的夏季線損指標會明顯增大,而另一區(qū)域因地方電廠裝機容量不足,主要依靠110 kV線路長距離(29 km)、細導線(LGJ-150)輸入電力,線損較大,這兩種情況均影響電網線損的降低。
(2)開展線損計算分析,優(yōu)化供電方式
地區(qū)電網如果有兩回或兩回以上供電線路和存在多種供電方式時,應進行潮流和線損分析,對幾種可能的供電方式進行計算,在兼顧可靠性和自動裝置滿足要求的基礎上綜合確定運行方式,達到降低線損的目的。
如某電網原來由甲線主供電,乙線備用,經潮流和線損計算后發(fā)現如果改由乙線主供電、甲線備用,將使線損降低0.06%,只需對一套110kV備自投裝置進行少量改造。
(3)合理安排臨時運行方式,優(yōu)化停電檢修計劃,減少重復停電
輸變電設備的停電改變了電網的正常運行方式,在相同的供電負荷下,增加了輸變電設備的輸送潮流和線損,對供電的安全可靠性也不利,因此調度運行部門應優(yōu)化停電計劃,縮短輸變電設備停電時間和減少停電重復性。
可采取優(yōu)化月度停電檢修計劃,提前確定和細化周停電計劃及嚴格審批臨時停電計劃的工作程序,最大程度地減少停電操作次數,提高供電可靠性,降低線損。
3、加強經濟調度
(1)實現無功就地補償,減少無功潮流引起的輸變電設備線損
地區(qū)電網在無功潮流經濟調度方面,應堅持按電壓等級和供電區(qū)域進行無功出力和負荷分層、分級及分區(qū)補償的原則,在各層、級、區(qū)合理地配置和投退無功補償裝置,有條件的供電企業(yè)可采用電壓無功綜合調節(jié)裝置。
實現無功補償裝置和有載調壓變壓器分接頭的綜合自動調整,有效提高變電站10kV母線負荷功率因數,提高電壓合格率,避免無功功率的長距離和重復來回輸送,從而降低線損。
(2)利用峰谷電價政策提高負荷率,減少峰谷差在負荷高峰期間,輸變電設備輸送電流增大,隨負荷電流平方成正比關系的線損也增加,負荷降低會使輸送電流減小,線損也會減小。
對負荷率和線損的相互關系進行分析表明,如果電網負荷率為100%,線損組成中的可變線損將為最小。因此提高負荷率、縮小負荷峰谷差對降低線損有積極作用,如果積極推廣和實行峰谷電價政策,依靠電價杠桿作用,使用戶自覺調整用電負荷和用電時間,可以達到避峰節(jié)電效果。
(3)適當提高輸電線路的供電電壓
在運行電壓滿足供電質量要求的前提下,適當提高運行電壓可以減小輸送電流,從而降低線損。通過初步計算,如果運行電壓提高5%,輸電環(huán)節(jié)中的線路和變壓器損耗可降低9%左右。
適當提高運行電壓的主要方法有:調整有載調壓變壓器的分接頭檔位、升高發(fā)電機機端電壓、投入無功電容補償裝置、退出吸收容性無功的電抗器等。
(4)、停運季節(jié)性運行變壓器,減小空載損耗有2臺或以上變壓器的變電站,應根據季節(jié)性、經常性負荷的實際情況,在適當時期內將負荷轉移到某臺變壓器供電,而將另外的變壓器轉為備用狀態(tài),以減少變壓器的空載損耗。該措施對于容性負荷比較高的電網降低線損效果十分明顯。
例如某電網的最大負荷約為140 MW,220 kV和110 kV的變電容量分別為300 MVA和400 MVA,其冬季最大負荷為110 MW,在每年10月至次年3月間,如果某些變電站變壓器定期輪換運行,減少的空載損耗電量大于增加的可變損耗電量。
則在半年期間可減少1 GWh的電能損耗。但要注意的是,變壓器運行臺數減少后,變壓器雙回路供電變成了單回路供電,“N-1”方式不能滿足,供電可靠性降低了,同時為了保障處于備用狀態(tài)的主變能隨時投入運行而執(zhí)行定期輪換制度,也會增加主變的倒換操作次數。
4、加強設備和電網改造
(1)加強線路改造,減少線路損耗:
輸電線路的損耗電能與線路電阻和輸送電流的平方成正比,減少線路電阻和電流,均可降低線損。減少線路電阻的主要方法是增加導線截面面積和縮短線路長度,因此在電網規(guī)劃、設計和改造中,合理地選擇輸電線路的導線截面和路徑。
使變電站位置能盡量位于負荷中心以縮短供電半徑,選用低電阻率材料的導線等,都有利于線路線損的降低。如某110 kV輸電線路(LGJ-150/29 km),某月輸送電能為16 GWh和7.5 Gvar,其理論線損為322 MWh/月,線損率為2.01%。
如果將LGJ-150導線更換為LGJ-240導線,其理論線損為196 MWh/月,線損率為1.23%,該輸電線路改造后,一年可減少約90萬元的電能損失。
(2)更換變壓器,減少變壓器損耗
選擇空載損耗較低的節(jié)能型變壓器和合理調整變壓器的負載率,可達到降低變壓器損耗的目的。如將型號為SFZ8-20000 kVA的變壓器(空載損耗約為18 kW)替代型號為SFSL-20000 kVA的變壓器(空載損耗為44 kW),一年可節(jié)省電量約227MWh。
根據主變負荷情況,合理地選擇變壓器容量也是降低損耗的措施之一。分析表明,當變壓器空載損耗和負載損耗相等時變壓器的總損耗為最小、效率最高,是變壓器的理論最佳負荷狀態(tài)。
(3)減小輸電網絡的接觸電阻和泄漏電流
輸電網絡中的電氣設備連接處,包括輸電線路、斷路器和隔離開關、電流互感器等各種引線的連接處,不同程度地存在著接觸電阻,因接觸不良引起連接處發(fā)熱,不僅會造成電能損耗,而且威脅到電網和設備的安全運行;
因絕緣老化和破裂、線路嚴重積污等,也會由泄漏電流造成電能損耗;夜間對變電站配電裝置和設備進行熄燈巡視和紅外線測溫檢測,經常會發(fā)現某些設備的連接處發(fā)紅、發(fā)熱或溫度過高,這些都是電能損耗的具體表現,因此加強輸變電設備的運行維護、更換破損設備、緊固設備連接處以確保接觸電阻滿足運行要求,對降低線損有積極作用。
(4)實行電網升壓改造
如果現運行的輸變電設備能滿足絕緣配合要求,利用已有線路走廊和變電設備或進行部分更換,對電網進行改造,將輸變電系統(tǒng)運行電壓升高1至2個等級,既可滿足節(jié)省資金、減少施工量和縮短停電時間的要求,又可大大降低線路的輸送電流,降低線損。
如某電網中有兩個變電站通過35 kV線路供電,因輸送功率和供電量均較大,線路損耗高達3.1%,某月損失電量為114 MWh。根據計算,如果將線路升壓至110 kV電壓等級運行,其線損將減少90%左右。
(5)應用線損計算技術決策電網改造方案
在進行電網規(guī)劃、建設和改造的過程中,不僅要充分考慮電網運行的安全可靠性、運行靈活性,還要充分考慮電網運行的經濟性,即運行線損相對較小,當電網改造的幾個方案初步確定后,應對全部方案進行包括線損在內的綜合分析和計算,然后再確定結線方案。
現以某110 kV線路的兩個改造方案為例說明。方案1是新建一座220 kV變電站作為某局部電網電源中樞點,再配套建設和完善相應的110kV輸電線路(新建站主變分別采用90 MVA國產高損和150 MVA進口低損變壓器);
方案2是在現有110 kV電網基礎上,以臨近220 kV變電站為主供電源點,完善并加強110 kV輸電線路,假設所有新建110 kV輸電線路均采用LGJX-240導線。
按照網供電量增長12%和地方電量增長8%的比例,對有關變電站和輸電線路的負荷和電量進行預測,對1999、2000和2001年的電網運行線損進行分析和計算,結果和分析如下:
方案1中,配置1臺主變的線損比配置2臺主變的線損約低45%,并且隨著網供電量增長,兩者的差別逐漸縮小,預計至2001年將縮小到35%,主要原因是變壓器空載損耗所占線損的比例逐漸降低;
因220kV變壓器容性負載比較高,變壓器空載損耗所占比例偏高而對線損靈敏度較大,因此選擇低損耗變壓器(甚至大容量變壓器)對降低線損的作用顯著;
方案2中,網供電量需通過110 kV線路串聯輸送,沿線線路的損耗疊加后,增大了線損,并且輸送負荷的電流大小(基本等效于供電量的多少)幾乎是影響線損的唯一因素,所以隨著供電量的增加,線損也逐漸增加;
1999~2000年,方案1配置1臺220 kV變壓器時,方案2的線損約高0.1%~0.2%;如方案1配置2臺變壓器,則其線損要高出0.2%~0.4%。
主要原因是變壓器的空載損耗對整個線損影響的靈敏度較高。至2001年,因電量和負荷增長至一定水平,方案1要比方案2的線損整體低0.1%~0.5%。
初步結論:方案2與方案1(首期為1臺主變)比較,前者的線損率約高0.1%~0.2%,折合損失電量為500~1 100 MWha;方案2中的110 kV線路電磁開環(huán)備用點,應完善和配置相應的自動裝置,以提高安全可靠性,并可兼顧相鄰局部電網間的支援能力。
綜合安全性、經濟性因素,我們認為方案1可推遲至2001年后實施,現階段優(yōu)選方案2,先進行110 kV的線路改造,以節(jié)省220 kV輸變電工程的投資。
5、加強線損管理
(1)完善電度計量配置嚴格按照有關規(guī)程和規(guī)定裝設電能計量表計是確保線損科學和規(guī)范管理的必要手段,在安排和實施電網建設改造工程時,有關部門應充分重視電能表計配置的完善,并根據電網發(fā)展情況及時補裝、補全被遺漏的表計。
(2)控制好電度表計誤差,提高計量精度
造成電度表計量誤差的因素很多,如計量裝置本身誤差、電流互感器和電壓互感器回路誤差、環(huán)境變化造成誤差、安裝使用不當造成誤差等,這些對整個電網的統(tǒng)計線損影響很大,特別是關口表、考核表等表計。應加強線損管理小指標的監(jiān)督力度,對母線電量不平衡、站用電完成指標等做好誤差分析、控制和校核工作。
(3)統(tǒng)一抄表時間
隨著地區(qū)電網無人值班變電站數量的不斷增加,如果各變電站的有關電度計量表抄表時間不一致,甚至表計之間抄錄間隔時間較長,則必定會造成電量統(tǒng)計時間不對應,而造成很大誤差,失去了線損統(tǒng)計和分析的意義。
因此解決好抄表時間統(tǒng)一的問題,是做好線損實測工作的重要基礎,對整個輸變電系統(tǒng)進行線損統(tǒng)計可依靠調度自動化系統(tǒng)和RTU裝置,實現電度表計與RTU裝置通信,將電度表計讀數在同一時刻凍結后再遠傳至調度中心,或者建立專用的遠方抄表系統(tǒng)來保障抄表的同時性,如果硬件條件不具備,可制定和規(guī)范抄表制度,并配備足夠的人員來統(tǒng)一抄表時間。
(4)加強線損的分級、分區(qū)和分站線管理考核
將線損的統(tǒng)計和分析進行分級、分區(qū)和分站劃分,是深化線損管理的基礎工作,有利于分析線損升降原因、檢查降損措施的效果和作用、及時發(fā)現線損管理中存在的問題。
例如對某縣110 kV電網的線損進行分區(qū)和分層考核后發(fā)現該局部電網存在無功補償不足、變壓器損耗較高、地方上網電量偏小和部分35 kV線路線損較大的問題,經過靈敏度計算和分析,找到了問題,有利于采取針對性措施。
6、結束語
降低線損是供電企業(yè)的一項長期工作,有助于提高企業(yè)經濟效益。對線損進行全面統(tǒng)計和分析,依靠科學計算和分析研究線損的具體組成,找到線損偏高的主要原因,采取切實可行的措施,建立完善的線損管理制度并認真貫徹執(zhí)行,是降低線損的主要內容。當進行電網改造時,更應進行包括線損在內的綜合經濟分析,以確定最佳方案。
在電網現有運行方式下,應優(yōu)先做好無功功率的分層、分區(qū)和就地平衡,減小因無功潮流引起的線損,同時還要加強線損管理工作,以減少管理線損。
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原文標題:【技術交流】地區(qū)電網降低電能損耗的主要措施分析
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