影響地區電網經濟運行的因素

方加林，時建鋒

(云南電網公司曲靖供電局，云南 曲靖 655000)

1 前言

當前，節能減排、可持續發展已成為國內外關注的焦點［1］。電網經濟運行就是要求在保證電網可靠運行和電能質量符合標準的前提下，盡量提高電能的傳輸和分配效率。本文從地區電網的現實考慮，分析了影響地區電網經濟運行的因素，探討了在傳輸相同電量、技術安全、經濟合理的條件下，通過充分利用現有的設備、元件，不投資或有較少的投資，應用最佳的運行方式等可達到減少電網損耗目的綜合應用措施。

2 影響地區電網經濟運行的因素

2.1 變壓器欠經濟運行

變壓器經濟運行并非在額定狀態下最經濟，當與負荷的銅耗鐵耗之和相等時才最經濟，此時功率損耗最小，電能損耗最少，運行費用最低［2］。由于當前地區電網的變壓器運行未經過細微的經濟運算，即處于欠經濟運行狀態。如未根據電網運行方式或負荷情況及時調整變壓器的運行方式。因此，實現變壓器經濟運行的目的有三:一是由于變壓器損耗約占整個電力系統電能損耗的30%，可見減少損耗很有必要;二是變壓器經濟運行，可以大大提高使用壽命;三是節約能源。

2.2 未合理補償電網無功需求

由于電網中的負荷大部分均為感性負荷，再加上電網中的各級變壓器和線路也為感性，因此需向這些設備提供相應的無功功率。而在地區電網部分區域中還存在未合理補償電網無功需求的現象，無功傳輸產生了大量功率損耗，大大影響了電網經濟運行。

2.3 設備檢修計劃不合理

檢修計劃往往比較重視安全穩定，而相對忽視了經濟運行。后果是由于檢修計劃間缺乏配合，產生了本可避免的電網損耗。地區電網工業用戶較多，其對用電需求的改變，直接導致電網局部負荷的變化。在粗放型管理下，只看重電網整體下網負荷，而不區分單個工業用戶負荷變化對局部電網經濟運行帶來的影響。如一個負荷較大的用戶因生產季節性產品改變下網負荷，如果不改變電網運行方式，將導致電網設備在非經濟運行方式下運行，電網損耗增加。

3 地區電網經濟運行措施

3.1 變壓器經濟運行方式

在地區電網中，35 kV和110 kV電壓等級變電站內普遍裝設2臺容量及型號相同的變壓器，如圖1所示。目前典型的運行方式是兩臺變壓器并列運行。

圖1 35 kV和110 kV電壓等級變電站典型接線

由于變壓器即使容量相同，損耗也不同。下面根據110 kV#1、#2主變單獨運行和并列運行時的負荷與變壓器的損耗特性曲線關系，分析變壓器經濟運行方式。主變單獨運行的綜合功率損耗為:

式中:P0為變壓器的空載損耗;Pk為變壓器的短路損耗;Se為變壓器的額定容量;S為變壓器的實際視在功率;

式中:SM就是此時兩主變單獨運行時的經濟運行臨界負載點。

假設兩主變并列運行時，兩臺變壓器的綜合功率損耗為:

式中:SN就是此時兩主變并列運行時的經濟運行臨界負載點。

假設ΔP1＜ΔP2，可以得出三種運行方式下的變壓器負荷－功率損耗特性曲線，如圖2。

圖2 變壓器負荷－功率損耗特性曲線

若#1、#2主變容量相同，在相同負荷情況下功率損耗也近似相同，變壓器負荷－功率損耗特性曲線可簡化為圖3所示。

由圖2、3可知在主變不過載情況下，可得表1兩主變不同損耗情況下，單獨運行與并列運行經濟性分析表。

表1 兩主變不同損耗情況下，單獨運行與并列運行經濟性分析表

由于一個變電站的負載根據該站的負荷性質有一定的規律，可以把一天負荷情況劃分為高峰負荷時段和低谷負荷時段。在低谷負荷時段，在供電可靠性允許的情況下，可考慮將非主運行的變壓器退出運行，轉為熱備用，以減少變壓器損耗。在高峰負荷時段，可考慮將備用變壓器投入運行。主運行變壓器的選擇可根據該站負荷大小選擇損耗較小的變壓器，而將損耗較大的變壓器作為備用變壓器。

3.2 合理補償電網無功需求

合理補償電網無功需求的原則是“總體平衡與局部平衡相結合;供電部門補償與用戶補償相結合;集中補償與分散補償相結合，以分散為主;降損與調壓相結合，以降損為主。”在地區電網中，如圖1所示，地區電網110 kVLC變電站由雙回線供電，線路較長，站內負荷較重，加之電容器補償容量不足，電壓和功率因數較低。由于在10 kV側增設合適容量的補償裝置費用較低，此解決措施易于實現。當功率因數由提高到時，所需無功補償容量為:

式中:P為最大負荷月的平均有功功率。cosφ、cosφ2為補償前后的功率因數值。

那么當輸送的有功功率不變時，功率因數從cosφ1提高到cosφ2，電網中有功負載損耗降低百分率為:

由此通過合理補償電網無功需求，可減少無功功率在電網中的流動，降低線路和變壓器等設備因輸送無功功率造成的電能損耗，提高功率因數，達到電網降損的目的。

3.3 合理安排電網設備檢修計劃

在地區電網中，如圖1所示，110 kV LC變電站由雙回線供電，線路較長，站內負荷較重，加之電容器補償容量不足，造成110 kV母線電壓較低，負荷高峰期只有107.9 kV，10 kV母線電壓只有9.6 kV。110 kV YLⅠ回線檢修，110 kV LC站單回線供電，110 kV、10 kV母線電壓越下限運行，功率因數降低，導致主變和10 kV出線損耗升高。

如果能降低用戶負荷，就可以升高主變和10 kV出線電壓、提升功率因數，使設備損耗降低。因此可以在用戶負荷低谷時期安排檢修，或在110 kV YLⅠ回線的情況下，安排主變、下一級調度管轄設備、或用戶設備配合檢修。這樣檢修間相互配合，不僅可以提高供電可靠性、避免設備重復停電，而且推動電網向經濟運行方向發展。

3.4 加強工業用戶負荷管理

按地區電網下網負荷變化，工業用戶可分為穩定型用戶、季節變化型用戶、和隨市場情況改變型用戶。穩定型用戶指全年平均下網負荷波動不大的用戶。季節變化型用戶指隨季節性改變下網負荷的用戶。隨市場情況改變型用戶指其生產產品隨市場變化而臨時改變下網負荷的用戶。對工業用戶負荷管理，就是加強工業用戶用電的計劃性，其下網負荷變化，電網運行方式能及時做出變化，以達到降低電網損耗的目的。第一種用戶需關注，后兩種用戶需要加強管理。圖1中110 kV LC變電站35 kV HF線供電的工業用戶，其負荷對變電站主變影響較大，由于市場經濟不景氣，導致下網負荷劇減，此時若其兩臺主變中一臺主變就能滿足負荷需求的情況下，另外一臺就可以處熱備用;同時主變和線路也可在這段時間內安排檢修。

4 結束語

以上研究了地區電網經濟運行存在的問題，從變壓器經濟運行、合理補償電網無功需求、合理安排設備檢修計劃和工業用戶負荷管理等四方面措施進行了探討，并在實際工作加以應用，減少了電網損耗，取得了很好效果。需關注的問題有:措施實施時，在電網運行方式改變前，需考慮滿足電網安全穩定的需要，必要時要經過計算。調度部門編制檢修計劃時，需全面統籌安排生產、基建等部門計劃，并要求其申請計劃的準確性和全面性;需與下級電網檢修或用戶負荷情況變化形成互動，避免重復停電。

［1］周振起，王世勇，文靜，等.電網節能環保經濟調度系統方案設計研究 ［J］.華東電力，2010，38(1):51－53.

［2］胡景生.變壓器能效與節電技術［M］.北京:機械工業出版社，2007:16－17.