配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的分析與應(yīng)用探討

閆勇

(國(guó)網(wǎng)吉林梅河口市供電有限公司,吉林梅河口 135000)

配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的分析與應(yīng)用探討

閆勇

(國(guó)網(wǎng)吉林梅河口市供電有限公司,吉林梅河口 135000)

在當(dāng)前配電網(wǎng)的能耗中,變壓器的能耗占有相當(dāng)大的比例,這與當(dāng)前我國(guó)“節(jié)能減排”的發(fā)展國(guó)策相悖,由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失很難估量。本文對(duì)影響配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素進(jìn)行了分析,并對(duì)配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和提高其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的措施進(jìn)行了探討。

配電變壓器 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 損耗

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)和人們生活對(duì)電力系統(tǒng)的依賴程度也在大幅增加，但在電力系統(tǒng)和用電單位大量應(yīng)用的配電變壓器，其運(yùn)行能耗的控制問題在近年的發(fā)展進(jìn)程中還存在一些不合理的地方。例如當(dāng)前有很多配變?cè)诖_定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式時(shí)還依賴人工經(jīng)驗(yàn)，不僅不能帶來經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，反而還可能造成電力浪費(fèi)。

在當(dāng)前配電網(wǎng)的能耗中，變壓器的能耗占有相當(dāng)大的比例，這與當(dāng)前我國(guó)“節(jié)能減排”的發(fā)展國(guó)策相悖，由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失很難估量。因此，如何在滿足生活、生產(chǎn)需要以及配變運(yùn)行可靠性的前提下，減少變壓器損耗和對(duì)能源的浪費(fèi)，提升電力供應(yīng)質(zhì)量，從而最終實(shí)現(xiàn)電力資源的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急。鑒于此，筆者結(jié)合自己多年在輸配電線路、設(shè)備維護(hù)管理工作中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式進(jìn)行了探討。

2 影響配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素分析

配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平會(huì)對(duì)電網(wǎng)的輸配電效率產(chǎn)生重要影響，降低配變損耗、優(yōu)化供電質(zhì)量是進(jìn)行配網(wǎng)維護(hù)管理和改造的重要內(nèi)容。

2.1 判斷配變是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)方法落后

技術(shù)方法落后是造成配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平低下的一個(gè)重要因素。當(dāng)前，在配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算分析工作中，人工經(jīng)驗(yàn)仍占有很大的市場(chǎng)，沒有能真正根據(jù)變壓器的特性、參數(shù)和負(fù)載變化情況進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算。此外，當(dāng)前在執(zhí)行配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案時(shí)，大多還是以負(fù)荷變化情況為執(zhí)行依據(jù)，具體則需要通過配電工作人員與運(yùn)檢部門的協(xié)調(diào)來了解負(fù)荷變化情況，突出表現(xiàn)為自動(dòng)化程度較低，在實(shí)時(shí)性和技術(shù)可靠性方面還存在不足。例如柱上配電變壓器沒有自動(dòng)上傳運(yùn)行數(shù)據(jù)的多功能電子表。

2.2 保電任務(wù)較重

對(duì)季節(jié)性用電高峰期或部分重點(diǎn)生產(chǎn)單位而言，保電任務(wù)較重，供給需求則很難降低，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)段。在規(guī)律用電高峰時(shí)(例如晚間)也存在保電任務(wù)繁重的問題，這同樣會(huì)對(duì)配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生影響。此外，在進(jìn)行電網(wǎng)重大檢修或進(jìn)行大規(guī)模改造時(shí)，供電壓力會(huì)比較大，此時(shí)為了保障供電安全，也很難開展配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作。

2.3 變壓器的切換耗能增加

在存在多臺(tái)變壓器共同運(yùn)行的狀態(tài)下，通常都需要根據(jù)負(fù)荷的周期性變化規(guī)律切換變壓器，甚至于一些地區(qū)因?yàn)殡娋W(wǎng)晝夜的負(fù)荷變動(dòng)較大，要求每日需切換主變，這不利于安全運(yùn)行，由此帶來的變壓器使用壽命減少和故障率上升同樣會(huì)影響配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式

3.1 單臺(tái)配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

在時(shí)間T內(nèi)，雙繞組配電變壓器的有功功率損耗率為:

其中，P0為變壓器的空載損耗；Pk為變壓器的短路損耗；S為變壓器的額定容量；β為變壓器的負(fù)載系數(shù)；cosφ為變壓器的負(fù)載功率因數(shù)；kT為負(fù)載波動(dòng)損耗數(shù)，當(dāng)負(fù)載波動(dòng)較小時(shí)，kT=1。

考慮到在實(shí)際運(yùn)行過程中，變壓器的無功功率損耗也會(huì)對(duì)總體效益產(chǎn)生影響，所以引入無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量來計(jì)算綜合有功功率損失。無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的值與配變所處系統(tǒng)的位置有關(guān)，一般要經(jīng)過科學(xué)計(jì)算。單臺(tái)變壓器的空載綜合功率損耗PZ0、短路綜合功率損耗PZk、綜合功率損耗ΔPZ以及綜合有功功率損耗率ΔPZ%為:

其中，KQ為無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，工程中一般取0．2。

3.2 多臺(tái)配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

假定有兩臺(tái)配變共同運(yùn)行，其額定容量分別為S1和S2，并且滿足S1＞ S2的關(guān)系，負(fù)載的視在功率為SL，則配變的功率損失為:

其中，ΔP1為1號(hào)配變的有功功率損耗；ΔP2為2號(hào)配變的有功功率損耗；P10為1號(hào)配變的空載有功損耗；P20為2號(hào)配變的空載有功損耗；P1k為1號(hào)配變的短路有功損耗；P2k為2號(hào)配變的短路有功損耗。如果令兩臺(tái)變壓器的功率損耗相等，則通過聯(lián)立式(6)、(7)就能計(jì)算得到臨界經(jīng)濟(jì)容量SJP為:

由(8)式可知，當(dāng)變壓器的負(fù)載功率SL＞SJP時(shí)，則選用1號(hào)配變的運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)；反正，則選用額定容量較小的2號(hào)配變的運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)。

配電變壓器空載時(shí)的無功功率損耗Q0、短路時(shí)的無功功率損耗Qk為:

則上述兩臺(tái)配變的無功功率損耗為:

與有功功率類似，無功功率的臨界經(jīng)濟(jì)容量SJQ可以被計(jì)算得到:

由(13)式可知，當(dāng)變壓器的負(fù)載功率SL＞SJQ時(shí)，則選用1號(hào)配變的運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)；反正，則選用額定容量較小的2號(hào)配變的運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)。

一般而言，多臺(tái)變壓器的有功功率與無功功率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式是一致的，然而在某些特定狀態(tài)下，有功功率與無功功率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式之間會(huì)產(chǎn)生矛盾，為解決這一問題，就需要綜合考慮有功和無功最優(yōu)計(jì)算的結(jié)果。因此，需要引入綜合功率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行概念，經(jīng)計(jì)算，綜合功率的臨界容量為:

4 提高配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的一些其他措施

4.1 合理選擇變壓器的運(yùn)行方式

對(duì)于配變而言，因?yàn)樨?fù)載變動(dòng)情況是影響其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最重要的因素，所以針對(duì)單臺(tái)運(yùn)行的配變，應(yīng)考慮增設(shè)適當(dāng)?shù)男∪萘孔儔浩餍∝?fù)載后運(yùn)行；對(duì)因季節(jié)等因素所造成的周期性負(fù)載，宜配置兩臺(tái)不等容量的變壓器進(jìn)行分期運(yùn)行；此外，在選擇配電變壓器的運(yùn)行方式時(shí)，不能只考慮其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還要將所選運(yùn)行方式對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響考慮在內(nèi)，確保配變運(yùn)行方式不僅適用于所在的配送電區(qū)域，更不會(huì)對(duì)大范圍的電網(wǎng)系統(tǒng)造成不利影響。

4.2 改善運(yùn)行條件

配電變壓器本身的能耗也是影響其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一，針對(duì)配變的節(jié)電降耗工作需要做到以下幾點(diǎn):(1)在農(nóng)網(wǎng)改造中盡量采用新型節(jié)能配電變壓器；(2)給配電變壓器裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置；(3)對(duì)配變的運(yùn)行溫度加以控制；(4)避免配電變壓器超載運(yùn)行；(5)給配電變壓器安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)的智能電表。

4.3 對(duì)低壓線路進(jìn)行改造

加大低壓線路改造力度，通過對(duì)低壓干線和主要分支線有兩線改為四線運(yùn)行，保證變壓器的三相負(fù)荷平衡以盡量降低功率損失。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，提高配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平是改善配變運(yùn)行效率、減少配網(wǎng)運(yùn)行能耗的有效途徑之一，也是實(shí)現(xiàn)電力資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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