影響地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素

方加林，時(shí)建鋒

(云南電網(wǎng)公司曲靖供電局，云南 曲靖 655000)

1 前言

當(dāng)前，節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)［1］。電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是要求在保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行和電能質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量提高電能的傳輸和分配效率。本文從地區(qū)電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)考慮，分析了影響地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素，探討了在傳輸相同電量、技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)合理的條件下，通過(guò)充分利用現(xiàn)有的設(shè)備、元件，不投資或有較少的投資，應(yīng)用最佳的運(yùn)行方式等可達(dá)到減少電網(wǎng)損耗目的綜合應(yīng)用措施。

2 影響地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素

2.1 變壓器欠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并非在額定狀態(tài)下最經(jīng)濟(jì)，當(dāng)與負(fù)荷的銅耗鐵耗之和相等時(shí)才最經(jīng)濟(jì)，此時(shí)功率損耗最小，電能損耗最少，運(yùn)行費(fèi)用最低［2］。由于當(dāng)前地區(qū)電網(wǎng)的變壓器運(yùn)行未經(jīng)過(guò)細(xì)微的經(jīng)濟(jì)運(yùn)算，即處于欠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。如未根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式或負(fù)荷情況及時(shí)調(diào)整變壓器的運(yùn)行方式。因此，實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的有三:一是由于變壓器損耗約占整個(gè)電力系統(tǒng)電能損耗的30%，可見(jiàn)減少損耗很有必要;二是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，可以大大提高使用壽命;三是節(jié)約能源。

2.2 未合理補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功需求

由于電網(wǎng)中的負(fù)荷大部分均為感性負(fù)荷，再加上電網(wǎng)中的各級(jí)變壓器和線路也為感性，因此需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功功率。而在地區(qū)電網(wǎng)部分區(qū)域中還存在未合理補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功需求的現(xiàn)象，無(wú)功傳輸產(chǎn)生了大量功率損耗，大大影響了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.3 設(shè)備檢修計(jì)劃不合理

檢修計(jì)劃往往比較重視安全穩(wěn)定，而相對(duì)忽視了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。后果是由于檢修計(jì)劃間缺乏配合，產(chǎn)生了本可避免的電網(wǎng)損耗。地區(qū)電網(wǎng)工業(yè)用戶較多，其對(duì)用電需求的改變，直接導(dǎo)致電網(wǎng)局部負(fù)荷的變化。在粗放型管理下，只看重電網(wǎng)整體下網(wǎng)負(fù)荷，而不區(qū)分單個(gè)工業(yè)用戶負(fù)荷變化對(duì)局部電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)的影響。如一個(gè)負(fù)荷較大的用戶因生產(chǎn)季節(jié)性產(chǎn)品改變下網(wǎng)負(fù)荷，如果不改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，將導(dǎo)致電網(wǎng)設(shè)備在非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式下運(yùn)行，電網(wǎng)損耗增加。

3 地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施

3.1 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式

在地區(qū)電網(wǎng)中，35 kV和110 kV電壓等級(jí)變電站內(nèi)普遍裝設(shè)2臺(tái)容量及型號(hào)相同的變壓器，如圖1所示。目前典型的運(yùn)行方式是兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。

圖1 35 kV和110 kV電壓等級(jí)變電站典型接線

由于變壓器即使容量相同，損耗也不同。下面根據(jù)110 kV#1、#2主變單獨(dú)運(yùn)行和并列運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷與變壓器的損耗特性曲線關(guān)系，分析變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。主變單獨(dú)運(yùn)行的綜合功率損耗為:

式中:P0為變壓器的空載損耗;Pk為變壓器的短路損耗;Se為變壓器的額定容量;S為變壓器的實(shí)際視在功率;

式中:SM就是此時(shí)兩主變單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載點(diǎn)。

假設(shè)兩主變并列運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)變壓器的綜合功率損耗為:

式中:SN就是此時(shí)兩主變并列運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行臨界負(fù)載點(diǎn)。

假設(shè)ΔP1＜ΔP2，可以得出三種運(yùn)行方式下的變壓器負(fù)荷－功率損耗特性曲線，如圖2。

圖2 變壓器負(fù)荷－功率損耗特性曲線

若#1、#2主變?nèi)萘肯嗤?，在相同?fù)荷情況下功率損耗也近似相同，變壓器負(fù)荷－功率損耗特性曲線可簡(jiǎn)化為圖3所示。

由圖2、3可知在主變不過(guò)載情況下，可得表1兩主變不同損耗情況下，單獨(dú)運(yùn)行與并列運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析表。

表1 兩主變不同損耗情況下，單獨(dú)運(yùn)行與并列運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析表

由于一個(gè)變電站的負(fù)載根據(jù)該站的負(fù)荷性質(zhì)有一定的規(guī)律，可以把一天負(fù)荷情況劃分為高峰負(fù)荷時(shí)段和低谷負(fù)荷時(shí)段。在低谷負(fù)荷時(shí)段，在供電可靠性允許的情況下，可考慮將非主運(yùn)行的變壓器退出運(yùn)行，轉(zhuǎn)為熱備用，以減少變壓器損耗。在高峰負(fù)荷時(shí)段，可考慮將備用變壓器投入運(yùn)行。主運(yùn)行變壓器的選擇可根據(jù)該站負(fù)荷大小選擇損耗較小的變壓器，而將損耗較大的變壓器作為備用變壓器。

3.2 合理補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功需求

合理補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功需求的原則是“總體平衡與局部平衡相結(jié)合;供電部門(mén)補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合;集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主;降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主?！痹诘貐^(qū)電網(wǎng)中，如圖1所示，地區(qū)電網(wǎng)110 kVLC變電站由雙回線供電，線路較長(zhǎng)，站內(nèi)負(fù)荷較重，加之電容器補(bǔ)償容量不足，電壓和功率因數(shù)較低。由于在10 kV側(cè)增設(shè)合適容量的補(bǔ)償裝置費(fèi)用較低，此解決措施易于實(shí)現(xiàn)。當(dāng)功率因數(shù)由提高到時(shí)，所需無(wú)功補(bǔ)償容量為:

式中:P為最大負(fù)荷月的平均有功功率。cosφ、cosφ2為補(bǔ)償前后的功率因數(shù)值。

那么當(dāng)輸送的有功功率不變時(shí)，功率因數(shù)從cosφ1提高到cosφ2，電網(wǎng)中有功負(fù)載損耗降低百分率為:

由此通過(guò)合理補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功需求，可減少無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，降低線路和變壓器等設(shè)備因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，提高功率因數(shù)，達(dá)到電網(wǎng)降損的目的。

3.3 合理安排電網(wǎng)設(shè)備檢修計(jì)劃

在地區(qū)電網(wǎng)中，如圖1所示，110 kV LC變電站由雙回線供電，線路較長(zhǎng)，站內(nèi)負(fù)荷較重，加之電容器補(bǔ)償容量不足，造成110 kV母線電壓較低，負(fù)荷高峰期只有107.9 kV，10 kV母線電壓只有9.6 kV。110 kV YLⅠ回線檢修，110 kV LC站單回線供電，110 kV、10 kV母線電壓越下限運(yùn)行，功率因數(shù)降低，導(dǎo)致主變和10 kV出線損耗升高。

如果能降低用戶負(fù)荷，就可以升高主變和10 kV出線電壓、提升功率因數(shù)，使設(shè)備損耗降低。因此可以在用戶負(fù)荷低谷時(shí)期安排檢修，或在110 kV YLⅠ回線的情況下，安排主變、下一級(jí)調(diào)度管轄設(shè)備、或用戶設(shè)備配合檢修。這樣檢修間相互配合，不僅可以提高供電可靠性、避免設(shè)備重復(fù)停電，而且推動(dòng)電網(wǎng)向經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方向發(fā)展。

3.4 加強(qiáng)工業(yè)用戶負(fù)荷管理

按地區(qū)電網(wǎng)下網(wǎng)負(fù)荷變化，工業(yè)用戶可分為穩(wěn)定型用戶、季節(jié)變化型用戶、和隨市場(chǎng)情況改變型用戶。穩(wěn)定型用戶指全年平均下網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)不大的用戶。季節(jié)變化型用戶指隨季節(jié)性改變下網(wǎng)負(fù)荷的用戶。隨市場(chǎng)情況改變型用戶指其生產(chǎn)產(chǎn)品隨市場(chǎng)變化而臨時(shí)改變下網(wǎng)負(fù)荷的用戶。對(duì)工業(yè)用戶負(fù)荷管理，就是加強(qiáng)工業(yè)用戶用電的計(jì)劃性，其下網(wǎng)負(fù)荷變化，電網(wǎng)運(yùn)行方式能及時(shí)做出變化，以達(dá)到降低電網(wǎng)損耗的目的。第一種用戶需關(guān)注，后兩種用戶需要加強(qiáng)管理。圖1中110 kV LC變電站35 kV HF線供電的工業(yè)用戶，其負(fù)荷對(duì)變電站主變影響較大，由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不景氣，導(dǎo)致下網(wǎng)負(fù)荷劇減，此時(shí)若其兩臺(tái)主變中一臺(tái)主變就能滿足負(fù)荷需求的情況下，另外一臺(tái)就可以處熱備用;同時(shí)主變和線路也可在這段時(shí)間內(nèi)安排檢修。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上研究了地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行存在的問(wèn)題，從變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、合理補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功需求、合理安排設(shè)備檢修計(jì)劃和工業(yè)用戶負(fù)荷管理等四方面措施進(jìn)行了探討，并在實(shí)際工作加以應(yīng)用，減少了電網(wǎng)損耗，取得了很好效果。需關(guān)注的問(wèn)題有:措施實(shí)施時(shí)，在電網(wǎng)運(yùn)行方式改變前，需考慮滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定的需要，必要時(shí)要經(jīng)過(guò)計(jì)算。調(diào)度部門(mén)編制檢修計(jì)劃時(shí)，需全面統(tǒng)籌安排生產(chǎn)、基建等部門(mén)計(jì)劃，并要求其申請(qǐng)計(jì)劃的準(zhǔn)確性和全面性;需與下級(jí)電網(wǎng)檢修或用戶負(fù)荷情況變化形成互動(dòng)，避免重復(fù)停電。

［1］周振起，王世勇，文靜，等.電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)研究 ［J］.華東電力，2010，38(1):51－53.

［2］胡景生.變壓器能效與節(jié)電技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007:16－17.