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【摘 要】 配电网中损耗原因有很多,其中线损和网损是最主要的两种。本文从多个角度提出了降低配电网的措施。
【关键词】 电网;措施;线损
一、简化电网的电压等级.
减少重复的变电容量城市电网改造工程要求做到:从500kV到380/220V之间只经过4次变压。除东北部分电网采用500kV、220kV、63kV、10kV、380/220V5个等级外。其它电网采用500(330)kV、220kV、110(或35)kV、10kV、380/220V5个等级。即高压配电电压在110kV或35kV之间选择其中之一作为发展方向。非发展方向的网络采用逐步淘汰或升压的措施。
二、提高输电容量,优化利用发电资源
当采用架空输电线路,远距离大容量传输电能时,高压直流输电线路(HVDC)的效率比高压交流输电线路更高一些。在同样的电压等级下,HVDC系统的输电容量是交流线路的2到5倍;而当传输的功率相同时,由于直流线路不传输无功功率,换流器的损耗仅为传输功率的1.0%~1.5%,因此HVDC输电系统的总损耗要小于交流系统。
提高现有线路的输电容量,可以提高电压等级,增加导线截面积及每相的分裂导线数,或采用耐高温线材。最近耐高温线材技术的进步,为减轻中短距离输电线的热稳定极限的限制提供了一条有效途径。采用耐高温线材的输电线传输的电流是普通线材输电线(例如铝包钢增强型导线)的2到3倍,而它的截面直径与普通导线相同,不会增加杆塔等支撑结构的负担。
三、合理进行无功补偿,提高电网的功率因素
无功补偿按补偿方式可分为集中补偿和分散补偿。
3.1集中补偿:
在变电站低压侧,安装无功补偿装置(电容器),安装配置容量按负荷高峰时的无功功率平衡计算,安装电容补偿装置的目的是根据负荷的功率因数的高低而合理及时投切电容器,从而保证电网的功率因数接近0.9,減少高压电网所输送的无功功率,使输电线路的电流减少,从而降低高压电网的网损。
3.2分散补偿:
由于电力用户所使用的电器设备大多都是功率因数较低,例如工厂的电动机、电焊机的功率因数更低,为提高功率因数,要求大电力用户的变压器低压侧安装电力电容器,其补偿原理与变电站的无功补偿大致相同,不同的是用户就地补偿采用随机补偿,利用无功补偿自动投人装置及时、合理地投切无功补偿电容器,保证10kV电网的功率因数符合要求(接近0.9),从而减少10kV配电线路的电能损耗。例如:10kV线路末端进行无功补偿,如补偿前0.7到补偿后功率因数达到0.9,经过补偿后,电能损失减少了39.5%,节能效果可见一斑。
四、抓紧电网建设,更换高耗能设备
导线的电阻和电抗与其截面积成反比.因此,截面积小的线路电阻和电抗大,在输送相同容量负荷情况下,其有功和无功损耗大。目前,配电网,特别是农网中,部分线路线径截面小,负荷重,导致线损率偏高。此外,配电网中还存在相当数量的高耗能配电变压器,其空载损耗P、短路损耗P、空载电流百分值I%、短路电压百分比U%等参数偏大.根据这些情况,应抓紧网架建设,强化电网结构,并按配电网发展规划,有计划、有步骤地分期分批进行配电设施的技术改造,更换配电网中残旧线路、小截面线路以及高耗能变压器。
五、降低输送电流、合理配置变电器
5.1提高电网的电压运行水平,降低电网的输送电流
若变电站主变采用有载调压方式调压,调压比较方便,根据负荷情况,随时调节主变压器的分接开关保证电网电压处于规程规定的波动范围之内,最好略为偏高,避免负荷高峰期电网的电压水平过低而造成电能质量的下降,同时也可提高线路末端的电压,使线路电流下降,从而达到降损目的,
例如:电压水平从额定值的95%升到105%时,线路所输送的电流降低9.5%,电能损耗下降18.2%。同样道理,对于用户配电变压器及10kV公用配变,可根据季节的变化,在规程规定电压波动范围内可合理调节配变的分接开关,尽量提高配网的电压运行水平,同样达到降损的目的。另外,可根据负荷的大小,利用变压器并列经济运行曲线分析负荷情况,合理切换,实行并列运行或是一单台主变运行,减少变电站的主变变损。
5.2提高输配电网效率的另一项关键技术,就是提高电气设备的效率
其中,提高配网变压器的效率尤其具有重大意义。从节能的观点来看,因为配网变压器数量多,大多数又长期处于运行状态,因此这些变压器的效率哪怕只提高千分之一,也会节省大量电能。基于现有的实用技术,高效节能变压器的损耗至少可以节省15%。
通常在评价变压器的损耗时,要考虑两种类型的损耗:铁芯损耗和线圈损耗。铁芯损耗通常是指变压器的空载损耗。因为需要在变压器的铁芯中建立磁场,所以不论负荷大小如何,它们都会发生。线圈损耗则发生在变压器的绕组中,并随负荷的大小而变化。因此它又被称为负荷损耗。
变压器的空载损耗可以通过采用铁磁材料或优化几何尺寸来减少。增加铁芯截面积,或减小每一匝的电压,都可以降低铁芯的磁通密度,进而降低铁芯损耗。减小导线的截面积,可以缩短磁通路径,也可以减小空载损耗。降低负荷损耗有多种方法,比如采用高导通率的线材,扩大导线截面积,或用铜导线来替代铝导线。采用低损耗的绕组相当于缩短了绕组导线的长度。更小的铁芯截面积和更少的匝数,都可以减少线圈损耗。
六、降低导线阻抗
随着城区开发面积不断扩张,低压配电网也越来越大,10kV配电网也不断延伸,如何规划好各个供电台区的供电范围将至关重要,随着居民生活水平的不断提高,用电负荷与日俱增,为了解决0.4kV线路过长、负荷过重的问题,在安全规程允许的情况下,将10kV电源尽量引到负荷中心,并且根据负荷情况,合理选择10kV配变的分布点,尽量缩小0.4kV的供电半径(一般为250m左右为宜),避免迂回供电或长距离低压供电。目前,研究人员正在研究高温超导体,用它制成的高温超导输电线所能传输的电能是普通铜质线材的3到5倍。
即使算上用于超导材料冷却的消耗,采用高温超导线材的输电网的损耗,也要远小于普通的架空输电线和电缆。与普通线材的5%到8%的电网损耗相比,采用高温超导线材的电网损耗仅为0.5%。而且,如果用超导线材替代传统变压器绕组中的铜导线,还可以进一步降低网损。以一个100兆瓦变压器为例,超导线圈变压器的总损耗(包括线损,铁耗和线圈冷却消耗)一般是普通变压器的65%到70%。
七、降损的管理措施
由管理因素和人的因素造成的线损称为管理线损。降低管理线损的措施有多种,而定期展开线损分析对于确保取得最佳的降耗目标和经济效益起着非常重要的作用。首先要比较统计线损率与理论线损率,若统计线损率过高,说明电力网漏电严重或管理方面存在较多问题.
其次理论线损率与最佳线损率比较,如果理论线损率过高就说明了电力网结构或布局不合理,电力网运行不经济,最后如果固定损耗和可变损耗对比,若固定损耗所占比例较大,就说明了线路处于轻负荷运行状态,配电变压器负荷率低或者电力网长期在高于额定电压下运行。降损节电是复杂而艰巨的工作,既要从微观抓好各个环节具体的降损措施,又要从宏观上加强管理:
从上到下建立起有技术负责人参加的线损管理队伍,定期进行线损分析,及时制定降损措施实施计划;搞好线损理论计算工作,推广理论线损在线测量,及时掌握网损分布和薄弱环节;制定切实可行的网损率计划指标,实行逐级承包考核,并与经济利益挂钩;搞好电网规划设计和电网改造工作,使网络布局趋于合理,运行处于经济状态;加强计量管理,落实有关规程。
结语
虽然降低损耗的方式多种多样,但我们不应盲目模仿,而应按照具体要求来采取不同的降损措施。
参考文献:
[1]DL/T686-1999.中华人民共和国电力网电能损耗计算导则[S],2000
[2]高慧,配电网的网损计算与降损措施分析,安徽电力,2005
[3]张伯明,陈寿孙,高等电力网络分析[M],北京清华大学出版社,1996
【关键词】 电网;措施;线损
一、简化电网的电压等级.
减少重复的变电容量城市电网改造工程要求做到:从500kV到380/220V之间只经过4次变压。除东北部分电网采用500kV、220kV、63kV、10kV、380/220V5个等级外。其它电网采用500(330)kV、220kV、110(或35)kV、10kV、380/220V5个等级。即高压配电电压在110kV或35kV之间选择其中之一作为发展方向。非发展方向的网络采用逐步淘汰或升压的措施。
二、提高输电容量,优化利用发电资源
当采用架空输电线路,远距离大容量传输电能时,高压直流输电线路(HVDC)的效率比高压交流输电线路更高一些。在同样的电压等级下,HVDC系统的输电容量是交流线路的2到5倍;而当传输的功率相同时,由于直流线路不传输无功功率,换流器的损耗仅为传输功率的1.0%~1.5%,因此HVDC输电系统的总损耗要小于交流系统。
提高现有线路的输电容量,可以提高电压等级,增加导线截面积及每相的分裂导线数,或采用耐高温线材。最近耐高温线材技术的进步,为减轻中短距离输电线的热稳定极限的限制提供了一条有效途径。采用耐高温线材的输电线传输的电流是普通线材输电线(例如铝包钢增强型导线)的2到3倍,而它的截面直径与普通导线相同,不会增加杆塔等支撑结构的负担。
三、合理进行无功补偿,提高电网的功率因素
无功补偿按补偿方式可分为集中补偿和分散补偿。
3.1集中补偿:
在变电站低压侧,安装无功补偿装置(电容器),安装配置容量按负荷高峰时的无功功率平衡计算,安装电容补偿装置的目的是根据负荷的功率因数的高低而合理及时投切电容器,从而保证电网的功率因数接近0.9,減少高压电网所输送的无功功率,使输电线路的电流减少,从而降低高压电网的网损。
3.2分散补偿:
由于电力用户所使用的电器设备大多都是功率因数较低,例如工厂的电动机、电焊机的功率因数更低,为提高功率因数,要求大电力用户的变压器低压侧安装电力电容器,其补偿原理与变电站的无功补偿大致相同,不同的是用户就地补偿采用随机补偿,利用无功补偿自动投人装置及时、合理地投切无功补偿电容器,保证10kV电网的功率因数符合要求(接近0.9),从而减少10kV配电线路的电能损耗。例如:10kV线路末端进行无功补偿,如补偿前0.7到补偿后功率因数达到0.9,经过补偿后,电能损失减少了39.5%,节能效果可见一斑。
四、抓紧电网建设,更换高耗能设备
导线的电阻和电抗与其截面积成反比.因此,截面积小的线路电阻和电抗大,在输送相同容量负荷情况下,其有功和无功损耗大。目前,配电网,特别是农网中,部分线路线径截面小,负荷重,导致线损率偏高。此外,配电网中还存在相当数量的高耗能配电变压器,其空载损耗P、短路损耗P、空载电流百分值I%、短路电压百分比U%等参数偏大.根据这些情况,应抓紧网架建设,强化电网结构,并按配电网发展规划,有计划、有步骤地分期分批进行配电设施的技术改造,更换配电网中残旧线路、小截面线路以及高耗能变压器。
五、降低输送电流、合理配置变电器
5.1提高电网的电压运行水平,降低电网的输送电流
若变电站主变采用有载调压方式调压,调压比较方便,根据负荷情况,随时调节主变压器的分接开关保证电网电压处于规程规定的波动范围之内,最好略为偏高,避免负荷高峰期电网的电压水平过低而造成电能质量的下降,同时也可提高线路末端的电压,使线路电流下降,从而达到降损目的,
例如:电压水平从额定值的95%升到105%时,线路所输送的电流降低9.5%,电能损耗下降18.2%。同样道理,对于用户配电变压器及10kV公用配变,可根据季节的变化,在规程规定电压波动范围内可合理调节配变的分接开关,尽量提高配网的电压运行水平,同样达到降损的目的。另外,可根据负荷的大小,利用变压器并列经济运行曲线分析负荷情况,合理切换,实行并列运行或是一单台主变运行,减少变电站的主变变损。
5.2提高输配电网效率的另一项关键技术,就是提高电气设备的效率
其中,提高配网变压器的效率尤其具有重大意义。从节能的观点来看,因为配网变压器数量多,大多数又长期处于运行状态,因此这些变压器的效率哪怕只提高千分之一,也会节省大量电能。基于现有的实用技术,高效节能变压器的损耗至少可以节省15%。
通常在评价变压器的损耗时,要考虑两种类型的损耗:铁芯损耗和线圈损耗。铁芯损耗通常是指变压器的空载损耗。因为需要在变压器的铁芯中建立磁场,所以不论负荷大小如何,它们都会发生。线圈损耗则发生在变压器的绕组中,并随负荷的大小而变化。因此它又被称为负荷损耗。
变压器的空载损耗可以通过采用铁磁材料或优化几何尺寸来减少。增加铁芯截面积,或减小每一匝的电压,都可以降低铁芯的磁通密度,进而降低铁芯损耗。减小导线的截面积,可以缩短磁通路径,也可以减小空载损耗。降低负荷损耗有多种方法,比如采用高导通率的线材,扩大导线截面积,或用铜导线来替代铝导线。采用低损耗的绕组相当于缩短了绕组导线的长度。更小的铁芯截面积和更少的匝数,都可以减少线圈损耗。
六、降低导线阻抗
随着城区开发面积不断扩张,低压配电网也越来越大,10kV配电网也不断延伸,如何规划好各个供电台区的供电范围将至关重要,随着居民生活水平的不断提高,用电负荷与日俱增,为了解决0.4kV线路过长、负荷过重的问题,在安全规程允许的情况下,将10kV电源尽量引到负荷中心,并且根据负荷情况,合理选择10kV配变的分布点,尽量缩小0.4kV的供电半径(一般为250m左右为宜),避免迂回供电或长距离低压供电。目前,研究人员正在研究高温超导体,用它制成的高温超导输电线所能传输的电能是普通铜质线材的3到5倍。
即使算上用于超导材料冷却的消耗,采用高温超导线材的输电网的损耗,也要远小于普通的架空输电线和电缆。与普通线材的5%到8%的电网损耗相比,采用高温超导线材的电网损耗仅为0.5%。而且,如果用超导线材替代传统变压器绕组中的铜导线,还可以进一步降低网损。以一个100兆瓦变压器为例,超导线圈变压器的总损耗(包括线损,铁耗和线圈冷却消耗)一般是普通变压器的65%到70%。
七、降损的管理措施
由管理因素和人的因素造成的线损称为管理线损。降低管理线损的措施有多种,而定期展开线损分析对于确保取得最佳的降耗目标和经济效益起着非常重要的作用。首先要比较统计线损率与理论线损率,若统计线损率过高,说明电力网漏电严重或管理方面存在较多问题.
其次理论线损率与最佳线损率比较,如果理论线损率过高就说明了电力网结构或布局不合理,电力网运行不经济,最后如果固定损耗和可变损耗对比,若固定损耗所占比例较大,就说明了线路处于轻负荷运行状态,配电变压器负荷率低或者电力网长期在高于额定电压下运行。降损节电是复杂而艰巨的工作,既要从微观抓好各个环节具体的降损措施,又要从宏观上加强管理:
从上到下建立起有技术负责人参加的线损管理队伍,定期进行线损分析,及时制定降损措施实施计划;搞好线损理论计算工作,推广理论线损在线测量,及时掌握网损分布和薄弱环节;制定切实可行的网损率计划指标,实行逐级承包考核,并与经济利益挂钩;搞好电网规划设计和电网改造工作,使网络布局趋于合理,运行处于经济状态;加强计量管理,落实有关规程。
结语
虽然降低损耗的方式多种多样,但我们不应盲目模仿,而应按照具体要求来采取不同的降损措施。
参考文献:
[1]DL/T686-1999.中华人民共和国电力网电能损耗计算导则[S],2000
[2]高慧,配电网的网损计算与降损措施分析,安徽电力,2005
[3]张伯明,陈寿孙,高等电力网络分析[M],北京清华大学出版社,1996