移動(dòng)式變電站在季節(jié)性負(fù)荷地區(qū)的應(yīng)用研究

(國(guó)網(wǎng)寧德供電公司，福建 寧德 352100)

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在電力負(fù)荷急劇增加的同時(shí)，季節(jié)性負(fù)荷也在全國(guó)范圍內(nèi)出現(xiàn)，并呈現(xiàn)逐年增大的趨勢(shì)，由此產(chǎn)生電力負(fù)荷特性惡化等諸多問題，需采取措施應(yīng)對(duì)。本文以福建省某茶區(qū)為例，通過負(fù)荷特性分析法中的曲線法直觀的分析其季節(jié)性負(fù)荷特性，并將車載移動(dòng)式變電站接入該地區(qū)電網(wǎng)，提供一種有效緩解季節(jié)性負(fù)荷的方法。

2 季節(jié)性負(fù)荷的產(chǎn)生及其影響

季節(jié)性電力負(fù)荷在福建不同地區(qū)均有存在，會(huì)在某些季節(jié)出現(xiàn)很大的尖峰負(fù)荷。如安溪、平潭、福州等地因用電制茶、春節(jié)居民返鄉(xiāng)高峰、夏季空調(diào)等降溫電器的大量使用，存在著大量季節(jié)性負(fù)荷。尤其是某茶區(qū)，其中、低壓系統(tǒng)存在季節(jié)性負(fù)荷帶來的嚴(yán)重超載問題尤為突出，每年5月、10月制茶高峰期間，所有制茶機(jī)械同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，網(wǎng)供負(fù)荷要上升40%～60%，部分110kV主變負(fù)荷會(huì)陡增近7～10倍，形成罕見的尖峰負(fù)荷，導(dǎo)致局部區(qū)域、局部時(shí)段出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象。而在非制茶季節(jié)，所有制茶機(jī)械停用，用電僅為普通照明用電，變壓器幾近空載運(yùn)行，用電負(fù)載率低，設(shè)備利用率低，供電效率低[1-2]。

季節(jié)性負(fù)荷首先會(huì)對(duì)主變產(chǎn)生影響。當(dāng)負(fù)荷過高時(shí)，主變接近滿載，導(dǎo)致在某些時(shí)間段內(nèi)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)供電緊張的局面。因此，需要全面分析季節(jié)性電力負(fù)荷的變化規(guī)律，采取相關(guān)措施來緩解季節(jié)性負(fù)荷突增造成的電網(wǎng)容量不足的情況。本文擬以福建某茶區(qū)為例，進(jìn)行研究分析。

3 季節(jié)性負(fù)荷特性分析研究

負(fù)荷特性的分析方法主要有三種，分別是曲線法、指標(biāo)法和比較法。而曲線法是最為直觀的一種分析方法，通過繪制負(fù)荷曲線并對(duì)不同時(shí)間的負(fù)荷曲線做比較，從而發(fā)現(xiàn)負(fù)荷特性的變化規(guī)律，其主要用于定性分析負(fù)荷特性[3]。本文擬通過曲線法，通過繪制該地區(qū)近幾年的年、月、日電力負(fù)荷曲線，分析負(fù)荷的變化規(guī)律來解釋負(fù)荷特性，并進(jìn)行分析。這種通過繪制曲線法來分析電力負(fù)荷特性的方法能更清晰的分析整個(gè)茶區(qū)的電力負(fù)荷特點(diǎn)，使車載移動(dòng)變電站的接入具有更強(qiáng)的理論基礎(chǔ)。

3.1 年負(fù)荷特性分析

表1為該茶區(qū)2014-2016年最大負(fù)荷的變化情況。由年最大負(fù)荷的變化情況可知：2014-2016年該茶區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展較快，季節(jié)性負(fù)荷非常明顯，電網(wǎng)的最大負(fù)荷值基本上出現(xiàn)在5月和10月的春秋季，年最大負(fù)荷從2014年的561.475MW增長(zhǎng)到2016年的579.683MW，增長(zhǎng)了18.208MW，年均增長(zhǎng)率為1.62%。2015年最大負(fù)荷較2014年增長(zhǎng)了0.346MW，增長(zhǎng)率為0.06%；2016年較2015年增長(zhǎng)了17.862MW，增長(zhǎng)率為3.18%，這三年的年最大負(fù)荷增速最大達(dá)到3.18%。從近三年電網(wǎng)用電負(fù)荷增長(zhǎng)率看，安溪電網(wǎng)用電最大負(fù)荷呈較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在每年的5、10兩個(gè)月出現(xiàn)尖峰負(fù)荷，季節(jié)性負(fù)荷明顯。

表1 2014—2016年最大負(fù)荷的變化情況

表2為2014年—2016年的季不平衡系數(shù)，季不均衡系數(shù)指一年內(nèi)12個(gè)月各月最大負(fù)荷日的最大負(fù)荷之和的平均值與年最大負(fù)荷的比率[3]。分別為0.777、0.797、0.811，說明負(fù)荷發(fā)展不均衡，每年呈小幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，近三年季不均衡系數(shù)基本保持在0.79左右。

3.2 月負(fù)荷特性分析

從圖1的月最大負(fù)荷變化曲線來看：

(1)該地區(qū)各個(gè)季節(jié)負(fù)荷分布較不平穩(wěn)，并且呈現(xiàn)明顯的周期性、季節(jié)性。月最大負(fù)荷高峰值一般出現(xiàn)在5、10月份，月最大負(fù)荷低谷值一般出現(xiàn)在2、6、9、11月份，季節(jié)性特征明顯。

表2 2014-2016年的季不平衡系數(shù)變化情況

圖1 2014-2016年該地區(qū)月最大負(fù)荷變化曲線

3.3 日負(fù)荷特性分析

3.3.1 茶季日負(fù)荷特性

圖2和圖3分別給出了連續(xù)三天春茶和秋茶日負(fù)荷變化曲線。圖3與圖4具有很大的相似性，從兩圖可以看出在茶季日負(fù)荷曲線形狀基本相似，每日峰荷、谷荷的大小和出現(xiàn)的時(shí)刻基本相同，負(fù)荷曲線特點(diǎn)基本都是“兩峰一谷”，午高峰在10點(diǎn)～12點(diǎn)，晚高峰在16點(diǎn)～20點(diǎn)，晚高峰大于午高峰。

圖2 2015年該地區(qū)春茶日負(fù)荷變化曲線

圖3 2015年該地區(qū)秋茶典型日負(fù)荷曲線

3.3.2 普通日負(fù)荷特性

圖4給出了連續(xù)3天普通日負(fù)荷變化曲線。從圖上可以看出，每天的負(fù)荷差距不大，負(fù)荷在220MW～380MW之間變化，所出現(xiàn)的微小波動(dòng)主要是由于中午和傍晚時(shí)段家用電器的使用較多造成的。

圖4 2015年該地區(qū)普通日負(fù)荷變化曲線

綜上，該地區(qū)具有明顯的季節(jié)性用電負(fù)荷特征，在茶季，因電網(wǎng)的容量不足，尖峰負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)沖擊很大，容易造成電網(wǎng)故障。因此，很有必要采取相應(yīng)措施來緩解季節(jié)性電力負(fù)荷突增造成的供需矛盾。

4 車載移動(dòng)變電站容量配置

本文所涉及的車載移動(dòng)變電站由3輛車載組合構(gòu)成，以滿足靈活移動(dòng)需要，分別承擔(dān)變壓器、高壓側(cè)開關(guān)設(shè)備、中壓側(cè)開關(guān)柜、二次綜合控制系統(tǒng)、接入線纜的運(yùn)輸任務(wù)?？紤]到福建省地理形態(tài)以山地丘陵為主，公路坡道多，回轉(zhuǎn)空間小，移動(dòng)變的構(gòu)成宜采用單體重量低，多輛車載式結(jié)構(gòu)為主，運(yùn)輸車輛長(zhǎng)度一般不宜超過12m，以滿足大多數(shù)變電站內(nèi)部道路的轉(zhuǎn)彎半徑(8～10m)要求。針對(duì)福建省具體情況，初步考慮配置參數(shù)如下：110kV進(jìn)線1回，10kV出線4回，供電容量20MVA,運(yùn)輸尺寸：長(zhǎng)10～12m，寬3m，高4.2m，運(yùn)輸車輛3輛，單輛車重量小于35噸，設(shè)備總重量小于45噸。由于移動(dòng)變具有較好的靈活性，可通過車輛運(yùn)到不同地點(diǎn)接入電網(wǎng)，滿足了短時(shí)高峰負(fù)荷的需要，如果不同地區(qū)的負(fù)荷具有互補(bǔ)性，則可為變電容載比的設(shè)計(jì)提供了更加靈活的選擇，進(jìn)一步優(yōu)化資產(chǎn)利用率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本的降低?，F(xiàn)以該茶區(qū)某典型的110kV變電站為例。該110kV變電站現(xiàn)有兩回110kV進(jìn)線，35kV出線5回，10kV出線10回，兩臺(tái)主變(2×31.5MVA)，主結(jié)線為橋形接線方式。目前主要用電負(fù)荷是制茶季節(jié)的尖峰負(fù)荷，發(fā)生時(shí)段為每年5月和10月，平時(shí)負(fù)荷很小，目前該站最大負(fù)荷率已經(jīng)達(dá)90%以上。其尖峰負(fù)荷特性如圖5所示。

5 移動(dòng)式變電站裝置的接入

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)變電站的接入應(yīng)用，現(xiàn)有變電站應(yīng)提供設(shè)備臨時(shí)接入的條件，以及相應(yīng)的場(chǎng)地空間，現(xiàn)根據(jù)該茶區(qū)某典型110kV變電站的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，提出移動(dòng)變接入110kV系統(tǒng)的初步方案，供應(yīng)用決策時(shí)參考。

圖5 某變電站2014-2016年全站最大負(fù)荷曲線圖

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，移動(dòng)變電站可通過車載單元運(yùn)輸?shù)皆撟冸娬竞?，將其順序停放到站?nèi)環(huán)形單行道上，如圖6所示，按合理排列方式可將其順利接到110kV和10kV系統(tǒng)上[4-8]。

圖6 某變電站移動(dòng)變電站接入方式平面布置示意圖

結(jié)果分析表明，移動(dòng)變電站接入后，該110kV主變的容量達(dá)到83MVA，5月份與10月份該主變的最大負(fù)荷率分別由原來的88%和91%降到了67%及69%，很大程度上緩解了季節(jié)性負(fù)荷突增造成的電網(wǎng)容量不足的情況。

6 結(jié)語(yǔ)

全國(guó)范圍內(nèi)均有季節(jié)性電力負(fù)荷存在，分析電力負(fù)荷季節(jié)性變動(dòng)的目的在于：緩解電力系統(tǒng)供需矛盾，對(duì)提高電網(wǎng)可靠性，緩解高峰用電需求具有重要的作用。

本文以福建某茶區(qū)的典型季節(jié)性負(fù)荷為例，分析了其季節(jié)性電力負(fù)荷特性，并引入了車載移動(dòng)式變電站接入某110kV變電站，最終結(jié)果表明，車載移動(dòng)式變電站的接入對(duì)于季節(jié)性電力負(fù)荷突增的情況具有很好的緩解作用。