论述10 kV配电网降损一些问题

李春耀

摘要: 本文主要针对10 kV配电网损耗电量分高压电网、低压线路和接户线3部分进行了分析。从10 kV配电网经济运行,适当提高运行电压,提高功率因数,提高负荷率,采用节能新设备,加强理论线损计算和管理,强化用电检查,加强电费抄、核、收管理8个方面提出了降损的途径。

关键词:配电网;降损

线损管理是供电企业管理的关键环节,要完成“十一五”节能降损的目标,就要树立效益观念,提高认识,加强管理。电网规划从可行性开始,层层论证,层层把关,确保供电网络投资、运行的经济性,可靠性和安全性。配电网由于涉及客户资产,管理相对复杂,作为供电企业线损管理的一个重要环节,配电网降损工作尤为迫切。

1 10 kV高压电网损耗分析

10 kV高压电网的损耗主要由线路损耗和公用变压器的损耗2部分组成。

1. 1 线路损耗计算

目前10 kV高压电网主要采用高压架空导线和电缆线路作为载流体。

(1) 高压架空线路的损耗计算。当电流通过三相供电线路时,在线路电阻上的功率损耗ΔP = 3I2 R ×10-3 (kW) ,以代表日计算,实测负荷电流为全日24 h的均方根电流值Ijf ,则

当导线的材料和截面一定时,线路每相电阻值R与导线的温度有关,而导线的温度是由通过导线的负荷电流及周围空气温度决定的。因此,可认为导线电阻由3个分量组成: ①基本恒定分量R20 ,即线路每相导线在20 ℃时的电阻值; ②当电流通过导线时,导线发热,温度升高,使导线电阻增大,增加的电阻值ΔR =β1R20 (其中β1 为计算修正系数) ; ③当周围空气温度不是20 ℃时,导线电阻变化的数值R =β2R 20 (其中β2为计算修正系数) 。

(2) 电力电缆线路的损耗计算。电缆线路的电能损耗包括: ①导体电阻损耗; ②介质损耗; ③铅包损耗; ④钢铠损耗4个部分。一般情况下, 介质损耗约为导体电阻损耗的1%～3% ,铅包损耗约为1. 5% ,钢铠损耗在三芯电缆中,如导线截面不大于185 mm2 ,可忽略不计。电力电缆的电阻损耗,一般根据产品目录提供的交流电阻数据进行电能损耗的计算。

1. 2 公用变压器的损耗计算

10 kV配电网的公用变压器一般都采用双绕组变压器。变压器的损耗由空载损耗和负载损耗2部分组成。

(1) 空载损耗可根据变压器的铭牌参数或试验数据确定,空载损耗与运行电压和分接头电压有关。

(2) 负载损耗可根据变压器短路的实测数据或铭牌数据确定,负载损耗与通过该绕组的负荷电流的平方成正比。

2 低压线路损耗计算

在0. 4 kV的低压电网中,线路错综复杂,分布面广,往往缺乏完整、准确的线路参数和负荷资料,要精确地计算低压线路的总损耗电量比较困难,实际工作中一般采用近似算法。

低压线路的总损耗,按照每台配电变压器的低压线路,逐台进行计算。对于1台配电变压器的低压线路,影响损耗电量的因素主要有以下几项:

(1) 根据实际情况,配电变压器的容量越大,低压线路的供电线路数也越多。若低压线路的供电线路数为N ,则低压线路每一路始端的最大平均电流为ImaxBd/N。

(2) 低压线路每一路始端的最大电流并不相等,在计算低压线路的损耗电量时,需要乘以修正系数K1。

(3) 低压线路的接线方式对损耗也有影响。单相两线制线路,相线和中性线的截面相同,电流也相等,单相线路的损耗电量是一根导线损耗电量的2倍。三相四线制线路,则中性线截面比相线小,电流也小,线路的损耗电量是一根相线损耗电量的3. 5倍,若中性线截面与相线相同,则线路的损耗电量是一根相线损耗电量的4倍。

(4) 低压线路的损耗电量又与各低压线路的负荷分布有关,如果按照每一线路平均的始端电流和每一路的线路电阻计算损耗电量时,还应加以修正,乘以修正系数K2。

其中修正系数1K ,可根据对各种容量配电变压器的低压线路实测负荷数据计算确定。修正系数K2一般可取0. 3～0. 5。当低压线路始端线段上的负荷比末端线段上的负荷大时,取0. 3;反之,取0. 5。

全部低压线路的日损耗电量为各台配电变压器所属低压线路的日损耗电量之和。

3 接户线损耗电量计算

接户线是从客户电能表开始至户外产权分界点为止的引入线。接户线的损耗电量占电网总损耗电量的很小一部分(通常小于1% ) ,所以可粗略计算。

接户线的损耗电量与所用的导线型号、长度及通过的电流有关。简化计算往往把接户线分为单相两线和三相四线二类,通过各类接户线的典型实测、计算和统计,可得出每100 m或每1 km接户线单位长度的平均损耗电量。利用典型数据和接户线单线总长度的统计资料,即可推算出接户线的总损耗电量。

4 10 kV配电网降损有效途径

根据对10 kV配电网损耗电量的分析,经过理论计算和实践总结,对10 kV配电网降损的有效措施和途径分析如下:

(1) 确定10 kV配电网经济合理的运行方式。为保证电网供电的可靠性、连续性、安全性, 10 kV配电网可采用合环运行。环网的经济功率是按各线段电阻间的关系分布的,而自然功率是按各线段的阻抗关系分布的。如果是均一的电网,各线段的x /R 为常数,则自然功率分布和经济功率分布是一致的。环网的不均一程度越大,自然功率分布和经济功率分布的差别越大,有功损耗的差值也越大。为降低线损,首选应该研究、计算分析10 kV配电网应合环运行还是开环运行。经过计算和实践,楚雄供电局直供的开发区10 kV配电网正常时采用开环运行,当一回线路检修时通过负荷平衡,可采用合环运行。

(2) 适当提高运行电压,确保电压质量。输送相同的功率时,提高运行电压可降低电流,减少损耗。电网中的功率损耗与运行电压的平方成反比,适当提高运行电压,既可提高运行电压,又能降低损耗。

1) 采用调压变压器。由于配电变压器最靠近负荷,当电网电压和用电负荷波动较大时,采用调压变压器针对实际情况对电网电压进行适当调整,保证配电变压器和低压负荷运行在最佳工况,从而显著地降低配电变压器低压网络的损耗,并延长低压用电设备的运行寿命,保证负荷侧的电压质量。

2) 合理选择电压监测点。一般在线路的首、末端分别进行监测,根据监测情况及时调整电压。

3) 设立典型台变区。在10 kV配电网中设立典型台变区,在变压器的低压侧加装总表,以规范对配电变压器及低压线路损耗的分析和测算,尽量减少误差,提高线路损耗计算的准确度,为配电网的大修、改造和负荷的合理分配提供依据,及时采取措施确保电能质量。2005年8月,官屯村小区及附近客户纷纷反映供电电压低,家用电器不能正常启动等问题,楚雄供电局用电稽查大队、业扩报装、计量等相关人员到现场进行了检查、测量,进行了现场分析,认为该段线路位于开发区Ⅱ回线路的末端,且由于开发区实验小学的接入,负荷较重。提出解决方案:一是将部分负荷转移供电,二是调整配电变压器的档位,提高电源电压。并将该小区列为典型台变区进行定期抄表分析,确保电压质量。

(3) 提高功率因数,减少电网无功电流的输送。提高供用电设备的功率因数,可以减少电网无功电流分量,降低无功损耗分量,提高电网供电能力,减少无功损耗。

1) 改善公用变压器的功率因数。对运行中的配电变压器进行经济、合理的无功补偿,装设无功补偿电容器,以提高公用变压器的功率因数。

2) 合理控制变压器的运行台数。使变压器总的功率最小,这种运行方式称为变压器的经济运行方式。按照10 kV配电线路的输送容量计算出经济、合理的变压器运行台数,避免线路或变压器过负荷运行,或者轻载运行。

3) 停用轻载变压器。为降低配电网损耗,应合理分配负荷,停用轻载变压器。

4) 提高客户的功率因数: ①对低压客户推行无功补偿。对于广大中、小客户及农村排灌用电,可以按功率因数奖罚标准、经济功率因数、年计算支出和最小的条件计算补偿容量,选出最优方案,实行低压无功自动补偿。该局针对用电容量超过100 kV•A的低压用电客户,同时装设有、无功计量装置,每月在抄表算费的同时把功率因数进行对比分析,为客户进行经济性、合理性测算和成本分析,引导客户积极实施低压补偿。②工业客户就地直接动态无功补偿。在工业消耗的无功功率中,异步电动机约占70% ,在电动机就地附近设置电容器,随电动机一起投入运行或退出运行,这是最有效的无功补偿方式。在工业客户受电工程中严把设计关,指导客户采取科学、合理的补偿方式。

(4) 合理调整负荷,提高负荷率。供电企业要加强需求侧管理,改变观念,主动出击,变需求侧管理为需求侧服务,通过电价杠杆积极引导客户合理安排生产,改进生产工艺,提高负荷率,减少负荷波动,均衡用电,提高供、用电设备的效率,在降低线路损耗的同时降低企业的生产成本,实现双赢。

通过对某电网公司内部钢铁、铁合金等客户进行现场诊断,利用电能量采集系统、负控系统实时监测,及时反馈客户,协助客户优化生产工艺,合理利用峰、平、谷时段电价差异,提高负荷率,节约电费支出,降低生产成本。

5 结束

总的来说，电网规划从可行性开始,层层论证,层层把关,确保供电网络投资、运行的经济性,可靠性和安全性。配电网由于涉及客户资产,管理相对复杂,作为供电企业线损管理的一个重要环节,配电网降损工作尤为迫切。