四川電網(wǎng)35 kV及以上電網(wǎng)降損潛力分析

賀星棋，唐 偉2，鮮其軍，田佩平，羅 濤

(1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，四川 成都 610041；2.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041)

0 引 言

線損理論計(jì)算是根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)用電路理論，對(duì)電網(wǎng)元件的理論線損電量及所占比例進(jìn)行定性和定量分析，并對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的合理性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行鑒定，具有指導(dǎo)降損節(jié)能，促進(jìn)線損管理深化、科學(xué)化的作用。一般說來，中低壓配電網(wǎng)因設(shè)備基礎(chǔ)相對(duì)差，電壓等級(jí)低，線損率相對(duì)高。四川電網(wǎng)作為全國(guó)水電基地和西北、華中電力交換的樞紐平臺(tái)，存在潮流復(fù)雜、過網(wǎng)電量大的特點(diǎn)，由此造成35 kV及以上電網(wǎng)線損電量大，是影響四川電網(wǎng)線損率的重要因素，因此有必要對(duì)其進(jìn)行專題分析。基于2018年7月汛期大負(fù)荷方式下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)[1]，對(duì)四川電網(wǎng)35 kV及以上電網(wǎng)的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，考慮各種技術(shù)降損措施后，提出了相應(yīng)的降損潛力，對(duì)于指導(dǎo)四川電網(wǎng)進(jìn)一步降損增效具有重要的參考價(jià)值。

1 理論計(jì)算情況

2018年7月25日為西南電網(wǎng)統(tǒng)一選定的負(fù)荷實(shí)測(cè)日。代表日當(dāng)天，四川電網(wǎng)全社會(huì)口徑裝機(jī)容量97 214 MW，其中水電77 143 MW，火電16 619 MW，風(fēng)電2105 MW，光伏1347 MW。主網(wǎng)層面，四川電網(wǎng)：通過±500 kV德寶直流與西北電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；通過復(fù)奉、賓金、錦蘇±800 kV特高壓直流與華東電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；通過500 kV洪板、黃萬、資思雙回與重慶電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。500 kV納九線停運(yùn)，500 kV納日變電站停運(yùn)，桃鄉(xiāng)第2臺(tái)主變壓器中壓側(cè)開關(guān)斷開，無其他設(shè)備檢修、停運(yùn)，無臨時(shí)負(fù)荷轉(zhuǎn)帶等。各地區(qū)在確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，保持電網(wǎng)正常運(yùn)行方式。

表1 全網(wǎng)線損理論計(jì)算結(jié)果

根據(jù)全網(wǎng)線損理論計(jì)算結(jié)果(見表1)：四川電網(wǎng)10 kV及以上電網(wǎng)分壓線損占比為44.91%；35 kV及以上電網(wǎng)分壓線損占比達(dá)到55.09%，占全網(wǎng)電量損失的絕大多數(shù)。這也正是四川電網(wǎng)作為電力交換樞紐平臺(tái)的直觀反映。

整體看來，是否計(jì)及過網(wǎng)電量的影響對(duì)四川電網(wǎng)理論線損率的影響極大：在計(jì)及過網(wǎng)電量的條件下，汛期大負(fù)荷方式下四川電網(wǎng)的理論線損率僅為3.75%；剔除過網(wǎng)電量影響，理論線損率則升至7.34%，升高了3.59百分點(diǎn)，增幅達(dá)95.73%。由此可見，巨量特高壓和大量超高壓外送對(duì)四川電網(wǎng)輸電網(wǎng)線損率影響巨大。

2 電網(wǎng)損耗及降損潛力分析

2.1 500 kV電網(wǎng)

500 kV電網(wǎng)理論計(jì)算結(jié)果如表2所示。該電壓等級(jí)線損率為1.15%，較110 kV、220 kV電網(wǎng)分壓線損率高。同時(shí)，500 kV分壓線損電量占比也是各個(gè)電壓等級(jí)中最高的，達(dá)到24.8%。

表2 500 kV電網(wǎng)代表日計(jì)算結(jié)果

注：有功電量為1 041 274.25 MWh，無功電量為160 170.33 MVAh。

從500 kV電壓等級(jí)損耗的分布來看，線路損失電量占比達(dá)到了88.92%，是主變壓器電量損失的12.59倍。一是由于四川電網(wǎng)作為國(guó)家西電東送的電源送出端和西北火電、風(fēng)電送華中的電力交換平臺(tái)，在500 kV線路中存在巨量的過網(wǎng)電量，該部分電量只在線路中產(chǎn)生電量損耗，并不經(jīng)過主變壓器下網(wǎng)；二是四川省是大型水電基地，四川電源集中在西部、省內(nèi)負(fù)荷集中在東部，加之南部、中部的過網(wǎng)外送電量大，500 kV主網(wǎng)潮流呈現(xiàn)從西向東的流向特點(diǎn)，輸電通道潮流重，輸電距離遠(yuǎn)：因此，綜合造成500 kV線路電量損失遠(yuǎn)大于主變壓器損耗。

從線路損耗的構(gòu)成來看(見表3)：線損率小于0.2%的線路條數(shù)最多，占線路總條數(shù)的55.23%；但線損率位于0.5%～1%的線路損失電量最大，為4 507.46 MWh，占線路總損失電量的42.25%，是影響500 kV線路損失的主要因素。進(jìn)一步分析，線損率位于0.5%～1%的主要線路：一是國(guó)調(diào)調(diào)度的溪洛渡電廠、錦西電廠(直流送出配套電源)水電送出線路，輸送電量大導(dǎo)致?lián)p失電量大，如溪賓三回和西錦三回共6條線路，產(chǎn)生電量損失2 022.21 MWh，占本區(qū)間線路損失電量的44.44%；二是甘孜、雅安地區(qū)水電送至成都線路及攀枝花、涼山地區(qū)水電送出線路，線路較長(zhǎng)，平均為151.4 km，導(dǎo)致?lián)p失電量大。

表3 500 kV線路線損分布情況

從負(fù)載率分布來看：平均負(fù)載率大于50%的線路共29條，總損失電量為5 997.71 MWh，占線路總損失電量的56.21%；平均負(fù)載率位于30%～50%的線路共45條，總損失電量為3 454.81 MWh，占線路總損失電量的32.38%；平均負(fù)載率位于10%～30%的線路共67條，總損失電量為1 142.32 MWh，占比10.71%；平均負(fù)載率小于10%的線路共31條，總損失電量為74.52 MWh，占比0.7%。以上數(shù)據(jù)表明500 kV電網(wǎng)線路負(fù)載分布不均衡，重載線路集中分布在水電輸送通道，產(chǎn)生的損失電量絕對(duì)值大，占總線路損失電量的比例高，對(duì)本層損耗的貢獻(xiàn)非常大。因此，通過加強(qiáng)對(duì)攀西、涼山地區(qū)的普洪三回線路、瀑布溝水電送出的布坡四回線路的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，防止斷面輸送容量超過穩(wěn)定限額引發(fā)安全供電問題；協(xié)調(diào)成都市政府，加快推進(jìn)白泉到龍王雙回線路投運(yùn)工作，盡早實(shí)現(xiàn)成都雙環(huán)網(wǎng)運(yùn)行以進(jìn)一步加強(qiáng)成都500 kV網(wǎng)絡(luò)供電能力；加快推進(jìn)雅中直流工程的核準(zhǔn)和建設(shè)，將外送點(diǎn)引入川西水電腹地，減少外送電力經(jīng)四川500 kV網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋壤?，均能夠有效降低輸電線路電量損失，實(shí)現(xiàn)500 kV線路的節(jié)能降損增效。

實(shí)測(cè)日當(dāng)天，500 kV電壓等級(jí)整體功率因數(shù)已達(dá)0.99，與此同時(shí)，主變壓器的銅鐵損比為0.93，已接近1的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，降損潛力已不大。

2.2 220 kV電網(wǎng)

220 kV電網(wǎng)理論計(jì)算結(jié)果如表4所示。該電壓等級(jí)分壓線損率為0.76%，在各電壓等級(jí)中絕對(duì)值最低，這也與當(dāng)前省內(nèi)各地區(qū)220 kV電網(wǎng)一般為環(huán)網(wǎng)或雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行可靠性高、方式調(diào)整相對(duì)靈活、等效輸電阻抗低的實(shí)際相吻合。

表4 220 kV電網(wǎng)代表日計(jì)算結(jié)果

注：有功電量為700 233.00 MWh，無功電量為115 576.17 MVAh。

實(shí)測(cè)日當(dāng)天，220 kV電壓等級(jí)整體功率因數(shù)已達(dá)0.99，但主變壓器平均負(fù)載率為33.09%，容載比為2.48，銅鐵損比為0.82，說明該電壓等級(jí)主變壓器整體輕載，距離變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間40%～60%還有一定差距，仍存在一定的降損潛力。

從該電壓等級(jí)損耗的分布來看，線路損失電量占比60.44%，是主變壓器電量損失的1.63倍，這也與220 kV電網(wǎng)作為地區(qū)的主要輸電網(wǎng)，承擔(dān)供電轄區(qū)內(nèi)電力轉(zhuǎn)移任務(wù)，大部分電量均要通過線路實(shí)分配，因此線路損耗相對(duì)大。

2.3 110 kV電網(wǎng)

110 kV電網(wǎng)理論計(jì)算結(jié)果如表5所示。該電壓等級(jí)分壓線損率為0.99%，在各電壓等級(jí)中處于第2低位。

表5 110 kV電網(wǎng)代表日計(jì)算結(jié)果

注：有功電量為649 929.67 MWh，無功電量為171 693.89 MVAh。

實(shí)測(cè)日當(dāng)天，110 kV主變壓器平均負(fù)載率為31.95%，容載比為2.63，銅鐵損比為0.77，說明該電壓等級(jí)主變壓器與220 kV情況相似，整體輕載，距離變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間40%～60%還有一定差距。同時(shí)，110 kV電壓等級(jí)整體功率因數(shù)為0.97，通過提升功率因數(shù)來減小線路降損的潛力已不大。同時(shí)，當(dāng)前各地區(qū)110 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般為輻射型，其潮流分布完全取決于負(fù)荷分布，因此，通過適當(dāng)調(diào)整負(fù)荷電源，也可適當(dāng)減少線路電量損耗。

2.4 35 kV電網(wǎng)

35 kV電網(wǎng)理論計(jì)算結(jié)果如表6所示。該電壓等級(jí)分壓線損率為1.79%，因該電壓等級(jí)電量整體偏小，分壓線損電量占比也是最小，僅為6.2%。但理論線損率水平相對(duì)500 kV、220 kV、110 kV分壓線損率卻較高。

從表6來看，線路損耗占比達(dá)70.84%，是主變壓器損耗的2.4倍，說明線路損失是影響本電壓等級(jí)線損率的關(guān)鍵因素。實(shí)測(cè)日當(dāng)天，35 kV電壓等級(jí)功率因數(shù)為0.83，功率因數(shù)偏低，因無功功率的傳輸也將增加線路、主變壓器的有功功率損耗，因此可通過調(diào)整功率因數(shù)實(shí)現(xiàn)降損的目的。

表6 35 kV電網(wǎng)代表日計(jì)算結(jié)果

注：有功電量為168 642.23 MWh，無功電量為115 452.24 MVAh。

電力在線路中傳輸產(chǎn)生的損耗與線路電壓、功率因數(shù)的平方成反比，與線路傳輸?shù)挠泄ω?fù)荷的平方以及線路單位長(zhǎng)度電阻成正比，通過改變線路功率因數(shù)，線路降損幅度為

式中，cosφ1、cosφ2分別為調(diào)整前后的線路功率因數(shù)。當(dāng)35 kV整體功率因數(shù)由實(shí)測(cè)日的0.83提升至0.95及以上時(shí)，線路線損電量降幅可達(dá)23.67%以上，即線損損耗電量可減少505.07 MWh，影響35 kV分壓線損率降低0.3百分點(diǎn)。同時(shí)，當(dāng)前四川電網(wǎng)在運(yùn)35 kV主變壓器的平均空載損耗為7.53 kW，相對(duì)還較高，說明還存在部分高耗能變壓器，通過設(shè)備的逐步更換，在鐵損方面也具有一定的降損潛力。

2.5 降損潛力

由上述分析可見，當(dāng)前四川電網(wǎng)隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷完善、運(yùn)行方式的持續(xù)優(yōu)化、電能質(zhì)量的穩(wěn)定提升、電網(wǎng)設(shè)備的逐步更新，還具有較大的降損潛力，尤其在35 kV、500 kV電網(wǎng)方面，均具備較大的降損潛力。與此同時(shí)，也應(yīng)同步加強(qiáng)對(duì)110 kV、220 kV電網(wǎng)的管理和相關(guān)配套輸變電工程的推進(jìn)，發(fā)展負(fù)荷，提升主變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，也能一定程度實(shí)現(xiàn)降損增效。

3 結(jié) 語

四川電網(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和外送電量的過網(wǎng)損耗決定了較高的主網(wǎng)線損率。近年來，通過精準(zhǔn)分析線損影響主要因素，在電網(wǎng)運(yùn)行、技術(shù)改造、計(jì)量管理、營(yíng)銷管理等多方面采取了大量的措施，如針對(duì)主網(wǎng)部分變壓器、線路運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)的情況，在保證N-1的情況下，拉停輕載設(shè)備，既保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也實(shí)現(xiàn)了線損率的穩(wěn)中有降。下一步，通過有針對(duì)性地不斷完善電網(wǎng)規(guī)劃和技術(shù)改造，優(yōu)化電網(wǎng)潮流，加強(qiáng)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維管理和無功電壓管理，預(yù)計(jì)四川電網(wǎng)2019年線損率將進(jìn)一步下降至8%以下，節(jié)能降損效益將進(jìn)一步顯著。