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[導讀]摘要:10kV配電網(wǎng)的無功損耗占整個電力系統(tǒng)無功損耗的比重很大,實現(xiàn)10kV配電網(wǎng)的節(jié)能是輸配電系統(tǒng)的一件大事。10kV配電網(wǎng)節(jié)能的關(guān)鍵是實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗。目前采取的主

摘要:10kV配電網(wǎng)的無功損耗占整個電力系統(tǒng)無功損耗的比重很大,實現(xiàn)10kV配電網(wǎng)的節(jié)能是輸配電系統(tǒng)的一件大事。10kV配電網(wǎng)節(jié)能的關(guān)鍵是實現(xiàn)變壓器的節(jié)能降耗。目前采取的主要技術(shù)措施是合理調(diào)整運行電壓,平衡三相負荷,推廣節(jié)能變壓器和開展無功補償。在降低電線損耗方面,合理選擇導線截面和合理布局網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是必須考慮的兩個因素。

關(guān)鍵字:10kV配電網(wǎng);無功損耗;節(jié)能;途徑

城市配電網(wǎng)更是電力系統(tǒng)能量損耗的主體部分,實現(xiàn)配電網(wǎng)的節(jié)能降耗是十一五期間我國的GDP能耗要比十五期間降低20%的重要組成部分,將對供電企業(yè)提高經(jīng)濟效益,實現(xiàn)目標利潤起著舉足輕重的作用。在電力網(wǎng)的組成中,1OkV供電線路是連接電力網(wǎng)和電力用戶的橋梁。線路長度在電力網(wǎng)中占60%以上,其線損率在電力網(wǎng)的總線損中占80%以上。由于電網(wǎng)的線損主要是變壓器損耗和線路損耗,所以配電網(wǎng)的降損節(jié)能,也就是對電網(wǎng)中所有的變壓器和電力線路進行優(yōu)化。由于負荷增長速度快而配電網(wǎng)建設(shè)投資滯后,1OkV供電線路在節(jié)能降耗方面有著很大的挖掘潛力。

降低變壓器損耗

在電力系統(tǒng)中,變壓器是生產(chǎn)過程中的主要設(shè)備。一般來說,從發(fā)電、供電一直到用電,需要經(jīng)過三至五次變壓器的變壓過程,特別是配電變壓器,其數(shù)量多,容量大,總損耗很大。據(jù)有關(guān)資料,在1OkV線路的損耗中配電變壓器的損耗占80%以上,1OkV線路的損失不到20%。因此,配電變壓器的損耗是配電網(wǎng)損耗的主要組成部分,降低配電變壓器的損耗對于降低整個配電網(wǎng)的損耗效果非常明顯。方法主要有:使用低損耗的新型變壓器、合理配置配電變壓器容量等。在整個電網(wǎng)所裝接的變壓器中,尤以廣大用戶所安裝的配電變壓器臺數(shù)多且總量大,因此,配電變壓器的節(jié)能就自然是用戶及設(shè)計者首先應(yīng)注意的課題。

1 合理調(diào)整運行電壓

通過調(diào)整變壓器分接頭、在母線上投切電力電容器等手段,在保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上適度地調(diào)整運行電壓。因為有功損耗與電壓的平方成正比關(guān)系,所以合理調(diào)整運行電壓可以達到降損節(jié)電效果。

自動調(diào)壓器是一種可以自動跟蹤輸入電壓變化而保證恒定輸出電壓的三相自耦式變壓器,它可以在20%的范圍內(nèi)對輸入電壓進行自動調(diào)節(jié)。自動調(diào)壓器(SVR)能夠在資金不足的情況下,投入較少的資金,改善用戶電壓質(zhì)量,獲得較大的社會效益,自動調(diào)壓器和自動無功補償裝置配合使用,能夠達到降損節(jié)能的目的,以提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

由于自動調(diào)壓器這一新設(shè)備目前還未得到廣泛的認識,在選擇和使用維護中存在一些不當?shù)牡胤?,例如,調(diào)壓范圍不符合實際、安裝地點不合適以及運行維護不到位等。另外制造廠家還要定期回訪,征求使用單位的意見,及時處理使用中出現(xiàn)的新問題。

2 平衡三相負荷

如果三相負荷不平衡,會增加線路、配電變壓器的損耗。(1)變壓器的損耗包括空載損耗和負荷損耗。正常情況下變壓器運行電壓基本不變,即空載損耗是一個恒量。而負荷損耗則隨變壓器運行負荷的變化而變化,且與負荷電流的平方成正比。當三相負荷不平衡運行時,變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和。當三相負荷達到平衡時,變壓器的損耗最??;當變壓器處于三相負荷最大不平衡運行狀態(tài)時的變損是處于平衡是的3倍。因此調(diào)整臺區(qū)三相負荷分配,使其達到平衡,是降低變壓器損耗(4%~6%)的一個重要的措施。(2)增加高壓線路損耗。低壓側(cè)三相負荷平衡時,高壓側(cè)也平衡;低壓電網(wǎng)三相負荷不平衡將反映到高壓側(cè),在最大不平衡時,高壓線路上電能損耗增加12.5%。

電力變壓器運動規(guī)程規(guī)定,配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于1O%,干線及分支線首端的不平衡不大于20%,中性線的電流不超過額定電流的25%。這是由于在配電系統(tǒng)中,有的相電流較小,有的相電流接近甚至超過額定電流,使得變壓器三相負荷出現(xiàn)不平衡,導致線損大幅增加并影響到供電安全性。改善三相負荷不平衡的方法:一是定期測量三相接線戶的負載,檢查三相負荷是否平衡,如不平衡,應(yīng)及時調(diào)整。二是三組單相接戶線,應(yīng)盡量由一根電桿上分別從A、B、C三相引下,以減少中性線電流。三是減少單相接戶線的總長,如線路較長,應(yīng)重架設(shè)三相四線制線路。四是在單相接戶線回路中,如功率因數(shù)較低,應(yīng)加裝低壓電容器。五是在配電室或大電力用戶內(nèi)加裝三相斷相保護,使任一導線斷線或任一保險熔斷時,能及時發(fā)出信號或切斷電源,及日寸消除故障。


3 推廣節(jié)能變壓器

非晶合金變壓器節(jié)能效果明顯。比普通S9型硅鋼片變壓器的空載損耗降低80%左右,且對輸電系統(tǒng)無特殊要求,無論是電力使用高峰或是低估它都可以連續(xù)節(jié)能,對長期處于負荷低時段或季節(jié)的城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能降耗尤為重要。非晶合金變壓器相對于傳統(tǒng)的硅鋼型變壓器,在其壽命期間持續(xù)節(jié)能效果也十分明顯。因此,國家和各地電網(wǎng)公司對使用非晶合金變壓器這一環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品的認識上趨于統(tǒng)一,并正在加大對非晶合金變壓器的推廣力度。

目前,我國每年新增配電變壓器50~60萬臺,配網(wǎng)每年更新變壓器35萬臺。根據(jù)我們的測算,至201O年,如果1O%的配電變壓器改用非晶材料,我國對非晶合金帶材的需求量將高達6.5萬噸以上。

目前國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出各種節(jié)能型的變壓器,主要是顯著降低了變壓器的空載損耗,但因其造價比傳統(tǒng)配電變壓器高出30%~80%,而將健康的高能耗配變更換為節(jié)能變壓器的經(jīng)濟回收期一般達到20年左右。因此,出于經(jīng)濟成本的考慮,無論是專變用戶還是供電企業(yè),要放棄現(xiàn)在尚能運行的S7、S9系列改用S11、S13等系列的配變的主觀愿望基本上是沒有的。這在很大程度上影響了配電變節(jié)能降耗改造工作的進度。

4 開展無功補償

1OkV供電線路損耗大的主要原因是線路的功率因數(shù)低,由于供電線路點多、線長、面廣、負荷季切性強,加之大馬拉小車等多種因數(shù),致使功率因數(shù)有的竟低于O.4以下。由于線路損耗同功率因數(shù)的平方成反比,故提高功率因數(shù)降低線路損耗的效果特別顯著。實踐證明,在受電端加裝電力電容器是提高功率因數(shù)降損節(jié)電的行之有效的方法。在加裝電力電容器8寸還要使無功分散補償就地平衡,使無功補償更接近于負荷末端,從而把電能損耗降低到最低限度。

在對1OkV線路進行無功補償時,主要是對配電變壓器進行補償。由于變壓器的空載電流一般占額定電流的1O%左右,功率因數(shù)為O.2左右,故按變壓器容量的1O%進行補償,就能將空載時的功率因數(shù)提高到O.8以上,在降損節(jié)電方面的效果十分顯著。

1OkV配電線路存在電壓過低或偏高問題,其原因除了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理和導線過細外,主要是無功功率不足或過剩。系統(tǒng)的無功功率對電壓影響極大,無功功率不足,將引起電網(wǎng)電壓下降,而無功過剩將引起電網(wǎng)電壓偏高。在電網(wǎng)運行中,因大量非線性負載的投運,它們除要消耗有功功率外,還要消耗一定的無功功率,負荷電流通過線路、變壓器將會產(chǎn)生功率與電能損耗。要維持整個系統(tǒng)的電壓水平,就必需有足夠的無功補償容量,實行無功分區(qū)分壓就地平衡,同時要求有足夠的無功調(diào)節(jié)能力,在允許的電壓偏差范圍內(nèi),采用調(diào)壓與補償電容器相結(jié)合的措施,實現(xiàn)高峰負荷時較高電壓運行和低谷負荷時較低電壓運行的逆調(diào)壓要求。

1OkV柱上無功自動補償裝置中設(shè)置了完善的保護功能,以控制各種故障的發(fā)展,更好地提高功率因數(shù)、降低電能損失、減少設(shè)備損壞,提高電網(wǎng)的可靠性。當無功補償系統(tǒng)處于獨立工作狀態(tài)時,補償點的選取直接影響到補償效果。尤其在距離較長的線路上進行集中補償,如農(nóng)電網(wǎng)線路,補償點的影響更加明顯。一些距離很長或帶有特殊負荷的線路(如電氣化鐵路的機車牽引電力線)為保證補償效果,往往在一條線路上安裝多臺補償設(shè)備。

降低電線損耗

1OkV配電線路的實際線損分為管理線損和技術(shù)線損。管理線損通過管理和組織上的措施來降低;技術(shù)線損通過各種技術(shù)措施來降低。降低網(wǎng)損的技術(shù)措施,包括需要增加一定投資,對電力網(wǎng)進行技術(shù)改造的措施和不需要增加投資,僅需改善電網(wǎng)運行方式的措施。技術(shù)線損主要是指供電企業(yè)從進網(wǎng)的關(guān)口表到客戶的終端貿(mào)易結(jié)算表之間輸、變、配電過程中所產(chǎn)生的電能損失,主要是由電流通過電阻產(chǎn)生的熱損失、變壓器在通電過程中鐵心產(chǎn)生的鐵損及漏電產(chǎn)生的損失等組成。管理線損是指供電企業(yè)在安全生產(chǎn)、合理調(diào)度及市場營銷過程中造成的電能損失,如計量設(shè)備誤差,抄表核算過程中漏抄、錯抄、錯算及竊電等產(chǎn)生的損失。線損率指標是一個綜合性的指標,它的高低反映出企業(yè)的技術(shù)、設(shè)備和管理等多方面的水平。降低線損不但直接提高企業(yè)的經(jīng)濟效益,而且可增加對用戶的供電量,有一定的社會效益。

1 合理選擇導線截面

線路的能量損耗同電阻成正比,增大導線截面可以減少能量損耗。在滿足載流量、保證電壓質(zhì)量的前提下,應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面。根據(jù)對線路理論線損的計算實例發(fā)現(xiàn),1OkV線路線損主要發(fā)生在主干線的前1~2段上,低壓線損主要發(fā)生在大負荷的回路上。所以對電流較大的回路一定要注意供電距離盡量短,線徑適當增大。

2 合理布局網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在供出同樣負荷功率的前提下,供電半徑越小出線越多,線損越低。電源設(shè)在負荷中心(負荷中心是指負荷矩即輸送容量與輸送距離的乘積的中心,不是負荷位置的中心,計算負荷中心時應(yīng)使負荷中心兩端的負荷矩相等),在網(wǎng)絡(luò)總電阻相等、供電容量相同的條件下,分支線越多損耗越小,而且隨分支線平方在下降,所以應(yīng)盡量避免向單側(cè)供電,同時從規(guī)劃方面考慮,提倡三側(cè)或四側(cè)出線供電為主,因為太多出線也會增加投資和維修工作量。在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中還存在著一些迂回供電情況,應(yīng)盡快加以切改,以減免由于供電方式不合理造成的網(wǎng)絡(luò)損失。

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