10kV专用变配电室安全经济运行管理

2020-03-16

湖南水利水电 2020年6期

（湖南省水利厅，湖南长沙 410007）

1 概述

某单位10 kV 专用变配电室电器主接线图如图1 所示，变配电室从市电网引入两路10 kV 进线，一路为主电源，另一路为备用电源，采用双电源、单母线分段的方式供电，一般情况由主电源供电，母联断路器为闭合状态，当主电源发生故障或检修停电时，自动切换至备用电源。0.4 kV 低压配电装置采用单母线分段供电，各分段母线间设有联络断路器。变配电室共装有6 台有载调压干式电力变压器，其中1T、2T、3T 为630 kVA，5T、6T 为800 kVA，4T 为1 250 kVA。1T、2T 与3T，5T 与6T 可并列运行。

2 变配电室安全运行管理

变配电室安全事故主要是触电事故、电器火灾和爆炸，导致安全事故的主要原因是人的不安全行为、设备的不安全状态和环境管理的不到位造成的。为了防止安全事故发生，应从人员、设备、环境管理等方面采取相应的措施。

图1 某单位10 kV 专用变配电室电器主接线图

1）人员管理。人的不安全行为是导致安全事故的主要因素。从事10 kV 变配电室运行维护和管理的人员必须取得高压类电工进网作业许可证。在进行设备巡查、切换、维修等作业时，正确佩戴或使用安全防护用品，严格按照操作规程进行，严禁违章指挥、违规操作。同时，要积极参加业务培训和安全培训，熟练掌握高低压设备的技术数据、工作性能和操作方法，增强安全意识，树立安全理念。

2）设备管理。设备的不安全状态是造成安全事故的物质基础。电器设备的预防性试验是测试变配电设备技术参数的主要手段，是发现设备缺陷和安全隐患的主要途径，是变配电室安全运行的重要保障。因此，要按照《电力设备预防性试验规程》的要求，定期开展设备的预防性试验，对试验中发现的安全隐患，及时进行处理，严禁设备“带病”运行。同时，要对试验数据进行分析，研究其变化规律，预测设备老化程度，提前做好更换维修计划。

3）环境管理。不安全的环境因素是引发安全事故的直接原因。影响变配电室安全运行的环境因素主要是温度、湿度、雷电，环境温度过高会引发电器火灾或爆炸事故，环境湿度过大或凝露会使设备绝缘降低，引发短路或触电事故，直击雷和感应雷会造成设备及控制回路损害。因此，运行值班人员要注意观察室内温度、湿度的变化，当室内温度超过25℃、湿度超过60%时，要及时开启降温、除湿设备，确保环境符合相关要求。

4）制度管理。变配电室制度化管理是其安全稳定运行的重要保障。建立健全工作票、操作票、交接班、设备巡回检查、设备定期试验轮换等制度和相关的奖惩措施，在工作中严格执行。编制安全事故应急预案，签订安全责任状，使与变配电室安全运行有关的人员都负有保证安全的责任，增强安全责任心。

3 变配电室经济运行管理

变配电室的经济运行管理，就是要在保证安全的前提下，通过技术和管理措施，使变配电设备及线路在低损耗状态下运行，以提高电能利用率。变配电室的损耗主要包括线路损耗和变压器损耗。

3.1 降低线路损耗的措施

线路损耗是指电能通过输电线路传输而产生的能量损耗，主要包括三部分：一是电流流经导线造成的损耗，二是线间和线对接之间的绝缘有漏电造成的损耗，三是架空线路带电部分的电晕放电造成的损耗。由于后面两部分损耗极小，一般只考虑电流流经导线造成损耗。电流流经导线造成损耗可按下列公式计算[2]：

根据式（1）可知，线损与功率的平方、线路电阻成正比，与电压的平方、功率因数的平方成反比，对已投运的变配电系统来说，线路电阻基本不变。因此，降低线路损耗可从以下四方面采取措施：

1）合理减少负荷功率。要根据负荷情况合理投运用电设备，避免“大马拉小车”，减少无谓的负荷功率，提高效率。同时，调整均衡用电负荷与平衡三相负荷，以提高现有设备的利用率，降低线损。

2）合理提高线路电压。通过调整变压器分接头或安装有载调压装置，适当提高负载线路电压，以降低线路损耗。但电压不能过高，避免发生过电压而影响电能质量、增加变压器损耗。

3）提高功率因数。根据负荷变化自动投切无功补偿装置，提高功率因数，保证变配电系统在高功率因数下运行，降低线路损耗。

4）降低管理线损。在变配电室运行过程中，加强线路维护和检修，开展经常性的用电检查，定期进行负荷实测，计算线损率并进行分析，及时发现由于管理不完善所产生的电量损失，以降低管理线损。

3.2 降低变压器损耗的措施

变压器在变压和传递电功率的过程中，会产生一定的有功功率损失，其损失约占整个供配电系统损失的30%[2]。因此，降低变压器损耗是变配电室经济运行的主要环节。在运行过程中要通过优选变压器的运行方式、合理调整负荷、改善运行条件等措施，降低变压器损耗，提高变压器的运行效率。

3.2.1 优选变压器的运行方式

1）对于有多台变压器的变配电室，应优先选择综合功率损耗小的变压器投入运行。由于变压器的综合功率损耗随着负荷由小变大呈先下降后增加的变化规律。因此，负荷过小或过大都会增加变压器的功率损耗。在运行过程中要根据负荷情况，合理选择变压器投运，使实际负荷在额定负荷的50%～70%，以减小综合功率损耗。容量、负荷率相同的情况下，2 台及以上变压器的总损耗大于1 台变压器的损耗。因此，在满足负荷要求的前提下，选择变压器数量少的组合方式运行较为经济。

2）对有多台变压器并列运行的变配电室，应按负荷的变化规律，选择最佳组合方式运行。变配电室的负荷都是不断变化的，运行过程中要根据负荷的变化及变压器的经济运行图标，增减变压器的台数，使其损耗达到最小。多台变压器并列运行时，投入或切断变压器的台数可分别按式（2）、式（3）计算[1]：

以1T、2T、3T 并列运行为例，计算分析多台变压器的经济运行方式，1T、2T、3T 均为顺特SCZB10-630/10变压器，其参数如下：

额定容量SN=630 kVA，空载损耗P0=1 416 W，短路损耗PDN=6 463 W，已投入运行变压器台数n=2。

将以上参数代入式（2），得S＞722 kVA，代入式（3），得S＜417 kVA，即当负荷大于722 kVA 时，投运3 台变压器较为经济，当负荷小于417 kVA时，投运1 台变压器运行比较经济，负荷大于417 kVA 小于722 kVA 时，投运2 台变压器运行较为经济。由于用电负荷是不断变化的，如果按此频繁切换，不仅影响系统运行的稳定性，也会影响变压器、断路器等设备的使用寿命。

在实际运行过程中，通过对日用电负荷的变化情况进行统计分析，绘制日用电负荷的变化曲线，如图2 为冬季某天的日用电负荷变化曲线图、图3 为夏季某天的日用电负荷的变化曲线图，从曲线的变化可以看出，不管是在冬季还是夏季，用电负荷在每日6 时开始持续上升，而在16 时开始持续下降。因此，在运行中，要根据日用电负荷的变化规律和变压器经济运行图表，每天进行2 次切换较为经济合理，即每天6 时开始用电负荷持续增加，当用电负荷超过临界值时再投入1 台变压器，从16 时开始用电负荷持续减小，当用电负荷超过临界值时切断1 台变压器。

3.2.2 合理调整用电负荷

在安全、经济、合理的条件下，通过调整负荷，避免变压器空载、轻载运行，提高负荷率；在负荷侧安装并联电容器，提高功率因数，降低变压器损耗。

3.2.3 改善运行环境

由于变压器绕组的电阻是随着温度的升高而增大的，因此，在运行中加强变配电室通风，及时开启降温设备，以降低变压器的温度，减小绕组电阻，从而减小变压器损耗。