合理安排運行方式,實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行

張明 代飛 唐新杰 蔡夕多

摘要：通過分析，結(jié)合電網(wǎng)的實際運行情況，提出了合理調(diào)整電網(wǎng)運行電壓;加強無功管理，提高電網(wǎng)功率因數(shù);調(diào)整變壓器的經(jīng)濟運行;合理安排設(shè)備檢修等措施，從而達到降低電網(wǎng)能量損耗，實現(xiàn)經(jīng)濟運行的目的。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運行;功率因數(shù);經(jīng)濟型電網(wǎng)

電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的基本原則是：在保證電力系統(tǒng)安全可靠運行和電能質(zhì)量符合標準的前提下，盡量提高電能生產(chǎn)和輸送的效率。對運行中的電力設(shè)備，要降低損耗，首先必須從合理安排系統(tǒng)運行方式人手，因為這些措施不僅不需要增加投資，而且在降低損耗的技術(shù)措施中，是最合理和最經(jīng)濟的。通過適當提高電網(wǎng)的運行電壓;合理組織變壓器的經(jīng)濟運行;調(diào)整用戶的負荷曲線;安排好設(shè)備檢修計劃等措施來加強電網(wǎng)的運行管理，才能實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，從而達到降低系統(tǒng)損耗的目的。

1、合理調(diào)整電網(wǎng)運行電壓

1.1變壓器的損耗

變壓器的損耗主要由銅損和鐵損組成。變壓器的銅損和繞組中的電流平方成正比，與運行電壓的平方成反比。因此，稱為可變損耗，用△PK表示。變壓器的鐵芯損耗（鐵損）與鐵芯中的感應(yīng)磁通有關(guān)，也即與變壓器的運行電壓有關(guān)，變壓器鐵損與電網(wǎng)運行電壓的平方成正比，與繞組中的電流無關(guān)。由于系統(tǒng)的運行電壓，基本保持穩(wěn)定，因此鐵損的變 化也很小，稱為不可變損耗，用△P0表示。

1.2輸電導(dǎo)線的損耗

輸電導(dǎo)線的損耗用△PL表示。

導(dǎo)線的損耗和導(dǎo)線中的電流平方成正比，與電網(wǎng)運行電壓的平方成反比。因此導(dǎo)線的損耗也是可變損耗。

由此可知，電網(wǎng)的總損耗為：∑△P=△PK+△P0+△PL

其中變壓器鐵損△P0 （不可變損耗）在電網(wǎng)運行電壓提高，變壓器分接頭作相應(yīng)調(diào)整后，可接近不變。而變壓器銅損及線路損耗的和△PK +△PL（可變損耗）與電網(wǎng)的運行電壓的平方成反比。當△PK +△PL（可變損耗）占電網(wǎng)總損耗∑△P的比例大于50%時，適當提高電網(wǎng)運行電壓可明顯降低電網(wǎng)損耗。當∑△P0（不可變損耗）占電網(wǎng)總損耗∑△P的比例大于50%時，應(yīng)適當降低電網(wǎng)運行電壓，才能降低電網(wǎng)的損耗。通過以上分析，由于變壓器供電負荷較大，電網(wǎng)可變損耗占的比例一般大于50%，因此地區(qū)調(diào)度（地調(diào)）可以采用以下方法組織電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，適當提高電網(wǎng)的運行電壓水平：

（1）在系統(tǒng)無功充足的情況下，地調(diào)適時調(diào)整220kV變電所主變分接頭檔位，適當提高1lOkV母線電壓，以提高1lOkV電網(wǎng)運行電壓。

（2）地調(diào)適時調(diào)整管轄范圍內(nèi)1lOkV各變電所主變分接頭檔位，提高各所lOkV母線電壓，并控制在電壓合格范圍，從而提高1lOkV配電網(wǎng)的電壓水平。

（3）地調(diào)應(yīng)加強管轄變電所電容補償裝置的投退，在負荷高峰期，盡量投入電容器，在負荷低谷期，適當退出電容器，使各所lOkV母線電壓維持在較高的合格水平。

（4）在年負荷高峰期，應(yīng)要求各供電公司（所）及時調(diào)整配網(wǎng)變壓器臺檔位，適當提高lOkV變壓器低壓側(cè)380V配電網(wǎng)的運行電壓。

（5）地調(diào)應(yīng)要求各統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠以功率因數(shù)0.8為標準發(fā)電，盡量多發(fā)無功功率，以提高1lOkV電網(wǎng)電壓水平。

2、加強無功運行管理，提高電網(wǎng)功率因數(shù)

對于運行中的電網(wǎng)，無功功率在電網(wǎng)中傳輸，增加了導(dǎo)線的有功功率損耗，而實現(xiàn)無功功率的分層分區(qū)就地平衡，不僅可改善電壓質(zhì)量，對提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性也有重大作用。 線路功率損耗與電網(wǎng)功率因數(shù)的平方成反比，功率因數(shù)提高時，電網(wǎng)能量損耗下降。為此應(yīng)采取以下措施，加強無功管理，提高電網(wǎng)功率因數(shù)：

（1）在安排系統(tǒng)運行方式上，應(yīng)及時調(diào)整變電所電容器的補償容量。

（2）應(yīng)及時投退各變電所電容器組，并靈活掌握，有條件的可以采用VQC（無功自投裝置），適時調(diào)整系統(tǒng)電壓。

（3）及時對系統(tǒng)無功補償容量進行計算分析，對補償容量不足的變電所，應(yīng)通過改造加裝電容器組。

（4）各供電公司（所）應(yīng)在負荷較重的10kV線路加裝無功補償裝置，并加強管理。

（5）嚴格考核大工業(yè)用戶功率因數(shù)，要求裝設(shè)電容器組，并加裝無功電能表，采取獎罰制度。

（6）鼓勵大工業(yè)企業(yè)裝設(shè)的同步電動機，在負荷高峰期過勵磁運行。

3、組織變壓器的經(jīng)濟運行

對于35kV及以上輸變電網(wǎng)，在一個變電所內(nèi)裝設(shè)有n（n≥2）臺容量及型號相同的變壓器，總負荷功率為S，且n臺主變并聯(lián)運行時，則n臺主變的總損耗為：∑△PT（N）=n△P0+n△Ps（S/nSN）2

式中△P0-主變空載損耗，kW

△Ps一主變短路損耗，kW

SN一主變額定容量，kVA

由上式可見，變電所主變的鐵損與主變臺數(shù)成正比，銅損與主變臺數(shù)成反比。當變壓器輕載運行，鐵損占的比例大于50%時，應(yīng)減少變壓器臺數(shù)，才能降低變電所內(nèi)變壓器總損耗，當n臺并聯(lián)運行的變壓器的總損耗與n-1臺并聯(lián)運行的變壓器的總損耗相等時，則變電所的總負荷功率為臨界功率，臨界功率可由下式算出：Scr=SN[n（n-1） △P0/△Ps]1/2當負荷小于臨界功率時，在供電可靠性允許的情況下，可考慮一臺主變退出運行，轉(zhuǎn)為熱備用，以減少變壓器損耗。因此，可采取以下技術(shù)措施，組織變壓器的經(jīng)濟運行：

（1）對于長期低負荷運行的10kV配網(wǎng)，變壓器臺可停用，負荷由其他就近變壓器臺轉(zhuǎn)供電。

（2）有多臺變壓器同時并聯(lián)供電的區(qū)域，在負荷低谷期且供電可靠性允許情況下，可減少一臺或多臺變壓器運行。

（3）對于大型工業(yè)企業(yè)，可采用兩臺容量不同的變壓器，將動力及照明電源分開。

（4）根據(jù)實際計算分析，在負荷較低、供電可靠性允許的情況下，對多臺變壓器并列運行的變電所，可將一臺或多臺主變退出運行轉(zhuǎn)為熱備用。

4、安全經(jīng)濟型電網(wǎng)

由于電網(wǎng)的線損主要是由變壓器損耗與電力線路損耗所組成，所以電網(wǎng)改造的節(jié)電降耗，也就是對電網(wǎng)中的所有變壓器和電力線路進行擇優(yōu)選擇和優(yōu)化組合，組建成“安全經(jīng)濟型電網(wǎng)”。

因此，應(yīng)重點從以下幾方面考慮：

（1）調(diào)整不合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

合理設(shè)計、改善電網(wǎng)的布局和結(jié)構(gòu);避免或減少城農(nóng)網(wǎng)線路的交錯、重疊和迂回供電，減少供電半徑太大的現(xiàn)象。

（2）采用子母變壓器，合理選用變壓器容量，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象。

城農(nóng)網(wǎng)改造應(yīng)注意合理分配變壓器臺數(shù)與容載比，一般負荷在65%～75%時效益最高，30%以下算“大馬拉小車”?？筛鶕?jù)負載波動及對季節(jié)性波動的負載，選擇二臺容量不等變壓器經(jīng)濟運行，即子母變壓器，以滿足不季節(jié)不同時間農(nóng)網(wǎng)對電量的需求。

（3）配變的安裝地點應(yīng)合理、經(jīng)濟

針對配變單端供電情況，應(yīng)適當將配變安裝在負荷中心處，這樣可使低壓線路由一路輸出變?yōu)閹茁份敵?，從而提高電壓質(zhì)量，降低了低壓線損。

（4）農(nóng)網(wǎng)應(yīng)積極應(yīng)用節(jié)能裝備

農(nóng)網(wǎng)配變多為生活、動力及農(nóng)排混合供電，因而存在有峰谷負荷相關(guān)懸殊，低谷用時間內(nèi)配變二次電壓升高以及配變的實際電能轉(zhuǎn)換效率低的問題，而如果安裝使用了配變節(jié)能自動相數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān)，就可以解決上述問題，從而有效地降低了變壓器、線路的空載、輕載損耗。

（5）優(yōu)化合理選擇電力線路導(dǎo)線截面

按經(jīng)濟電流密度優(yōu)化合理選擇電力線路導(dǎo)線截面，導(dǎo)線選擇應(yīng)按經(jīng)濟電流密度優(yōu)化合理選擇并考慮留有一定發(fā)展的余度，這樣既可以降低線路損耗又可以減少重復(fù)投資。

（6）簡化電網(wǎng)的電壓等級，降低網(wǎng)絡(luò)損耗電壓如能簡化一級，這樣可減少一級設(shè)備，減少運行管理和檢修工作，減少線損。城市負荷中心應(yīng)盡量用高壓引入，可以縮短配電線路的供電距離;如具備經(jīng)濟技術(shù)條件應(yīng)對線路升壓改造，根據(jù)線路輸送容量和輸送距離，以及發(fā)展要求合理選擇升壓方案，而且升壓投資回收率較快，因此適當考慮升壓供電是可行的。

（7）選用節(jié)能型變壓器，淘汰高能耗變壓器

S9系列變壓器為目前我國10kV和35kV的電力變壓器低損耗產(chǎn)品，對還在使用中的高能耗變壓器應(yīng)利用改造，合理規(guī)劃，予以淘汰或更新改造。在電網(wǎng)改造設(shè)計中對新型變壓器的容量選擇，不僅應(yīng)考慮到變壓器容量利用率，同時更應(yīng)考慮到變壓器的運行效率。使變壓器運行中的有功損耗和無功消耗最低。

5、合理安排變壓器的運行方式，保證變壓器經(jīng)濟運行

變壓器經(jīng)濟運行應(yīng)在確保變壓器安全運行和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，通過擇優(yōu)選取變壓器最佳運行方式、負載調(diào)整的優(yōu)化、變壓器運行位置最佳組合以及改善變壓器運行條件等技術(shù)措施，從而最大限度地降低變壓器的電能損失和提高其電源側(cè)的功率因數(shù)，所以變壓器經(jīng)濟運行的實質(zhì)就是變壓器節(jié)電運行。變壓器經(jīng)濟運行節(jié)電技術(shù)是把變壓器經(jīng)濟運行的優(yōu)化理論及定量化的計算方法與變壓器各種實際運行工況密切結(jié)合的一項應(yīng)用技術(shù)，該項節(jié)電技術(shù)不用投資，在某些情況下還能節(jié)約投資（節(jié)約電容器投資和減少變壓器投資）。所以，變壓器經(jīng)濟運行節(jié)電技術(shù)屬于知識經(jīng)濟范疇，是向智力挖潛、向管理挖潛實施內(nèi)涵節(jié)電的一種科學(xué)方法。

（1）合理計算變壓器經(jīng)濟負載系數(shù)，使變壓器處于最佳的經(jīng)濟運行區(qū)。

變壓器并非在額定時最經(jīng)濟，當負荷的銅損和鐵損相等時才最經(jīng)濟，即效率最高。兩臺以上主變壓器的變電所應(yīng)繪出主變壓器經(jīng)濟運行曲線，確定其經(jīng)濟運行區(qū)域，負荷小于臨界負荷時，一臺運行。負荷大于臨界負荷時兩臺運行。

（2）平衡變壓器三相負荷，降低變壓器損耗。

變壓器不平衡度越大，損耗也越大，因此，一般要求電力變壓器低壓電流的不平衡度不得超過10%，低壓干線及主變支線始端的電流不平衡度不得超過20%。

（3）合理調(diào)配變壓器的并列與分列的經(jīng)濟運行方式。

按備用變、負載變化規(guī)律、臺數(shù)組合等因素，優(yōu)先考慮技術(shù)特性優(yōu)及并、分列經(jīng)濟的變壓器運行方式。

（4）變壓器運行電壓分接頭優(yōu)化選擇。

在滿足變壓器負載側(cè)電壓需要的前提下，用定量計算方法，按電源側(cè)電壓的高低和按工況負載的大小，對變壓器運行電壓分接頭進行優(yōu)化選擇，從而降低變壓器損耗，提高其運行效率。

（5）合理考慮變壓器的特殊經(jīng)濟運行方式，降低損耗。

變壓器由于使用范圍較廣，根據(jù)不同的運行方式與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，需要考慮一些特殊的運行方式，以達到經(jīng)濟運行。如三繞組與雙繞組并列、兩側(cè)并列與另一側(cè)分列及負載有備用電源等等不同的組合運行方式，達到最佳的經(jīng)濟運行。

（6）根據(jù)不同用戶，采用一些特種變壓器。

由于供電系統(tǒng)的用戶范圍廣大，對一些特殊用戶要考慮特殊的供電方式才能使投入的變壓器達到最佳的經(jīng)濟運行狀態(tài)。如單相變、電爐變、調(diào)壓變、專用變等，以滿足專一用戶而不影響其他用戶的經(jīng)濟運行。

6、合理調(diào)節(jié)配網(wǎng)運方使其經(jīng)濟運行

電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行主要是確定機組的最佳組合和經(jīng)濟地分配負荷。電網(wǎng)要考慮的是全系統(tǒng)的經(jīng)濟性，是在保證區(qū)域電網(wǎng)（110kV以上）和地區(qū)電網(wǎng)（110kV以下的城區(qū)網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)）的安全運行和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用電網(wǎng)中現(xiàn)有輸（配）變電設(shè)備，在系統(tǒng)有功負荷經(jīng)濟分配的前提下，做到配電網(wǎng)及其設(shè)備的經(jīng)濟運行是降低線損的有效措施。

（1）合理調(diào)整配電線路的聯(lián)絡(luò)方式

配電線路應(yīng)該采取最佳運行方式使其損耗達到最小，如通過互為備用線路、手接手線路、環(huán)網(wǎng)線路、并聯(lián)線路、雙回線路等是可以達到的。

（2）按經(jīng)濟功率的分布選擇網(wǎng)絡(luò)的斷開點

環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，按經(jīng)濟功率的分布選擇網(wǎng)絡(luò)的斷開點。

對于環(huán)形的供電網(wǎng)絡(luò)，正常需要運行斷開，應(yīng)根據(jù)兩側(cè)壓降基本相等的原則，找到一個經(jīng)濟功率的斷開點，使線路的電能損耗最小。

（3）推廣帶電作業(yè)，減少線路停電時間

對雙回線路供電的網(wǎng)絡(luò)，雙回線路并列是最經(jīng)濟的，如因檢修工作，其中一條線路停電，則由于負荷電流全部通過另一條運行的線路，會使線損大增加，因此要盡量利用帶電作業(yè)，減少雙回線的停電次數(shù)與時間。

7、合理配置電網(wǎng)的補償裝置

（1）增裝無功補償設(shè)備，提高功率因數(shù)

對農(nóng)網(wǎng)線路，合理增設(shè)電容器，增強無功補償，提高功率因數(shù)，根據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)情況，運用集中補償和分散補償相結(jié)合的方法，變電所可通過高壓柜靈活控制功率因數(shù)的變化。

（2）無功功率的合理分布。

在有功功率合理分配的同時，應(yīng)做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠距離輸送。對各種方式進行線損計算制定合理的補償方式;

（3）合理考慮并聯(lián)補償電容器的運行

過去主要考慮投入電容器能減少變壓器和線路損耗，而忽視了電容器的投入會增加電容器的介質(zhì)損耗。所以應(yīng)以總損耗最小為基礎(chǔ)來計算投切電容器的臨界點負載和多組電容器的經(jīng)濟運行區(qū)間。

8、做到經(jīng)濟調(diào)度，有效降低網(wǎng)損

電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度是以電網(wǎng)安全運行調(diào)度為基礎(chǔ)，以降低電網(wǎng)線損為目標的調(diào)度方式。電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度是屬于知識密集和技術(shù)密集型領(lǐng)域，是按電網(wǎng)經(jīng)濟運行的科學(xué)理論，實施全面電網(wǎng)經(jīng)濟運行的調(diào)度方式。

（1）合理制定電網(wǎng)的運行方式。

合理調(diào)整電網(wǎng)年度、季度運行方式，把各種變電設(shè)備和線路有機地組合起來充分挖掘設(shè)備的潛力，減少網(wǎng)絡(luò)損耗，提高供電的可靠性。

（2）根據(jù)電網(wǎng)實際潮流變化及時調(diào)整運行方式。

做好電網(wǎng)的經(jīng)濟調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)的實際潮流變化，及時合理地調(diào)整運行方式，做好無功平衡，改善電壓質(zhì)量，組織定期的負荷實測和理論計算，使電網(wǎng)線損與運行方式密切結(jié)合，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的最大經(jīng)濟效益。尤其在農(nóng)網(wǎng)運行中，應(yīng)合理調(diào)度電力負荷，強化用電負荷管理，從而達到配電網(wǎng)絡(luò)的降損節(jié)能。另外，合理調(diào)整負荷，提高負荷率及調(diào)整三相不平衡電流。在相同的總用電量條件下，負荷率越高，峰谷差越小，則線損越小，因此合理調(diào)整負荷，提高負荷率、削峰填谷、適時分、并列及轉(zhuǎn)移負荷有利于降低線損。由于線路負載三相平衡度大，則不僅增加相線和中線上的損耗，同時危及配變的安全運行。必須及時進行設(shè)整。