基于電力網(wǎng)綜合降損節(jié)能的設(shè)計與改造分析

郭曉敏

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，太原 030021）

電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)中十分重要的組成部分，其主要由變電站和各種電壓等級的輸配電線路組成，是電力生產(chǎn)、分配以及輸送的重要設(shè)施，它的功能是分配電能、變換電壓以及輸送電能等。為了實現(xiàn)這些功能，電力網(wǎng)中的各個環(huán)節(jié)設(shè)置了調(diào)度、保護(hù)、儀表以及信號等相關(guān)裝置，來保證用戶獲得更加穩(wěn)定的電能。電力網(wǎng)降損節(jié)能并不簡單，很多措施的選取都需要從宏觀管理以及電網(wǎng)的整體性等方面來考慮。

1 電力網(wǎng)降損節(jié)能的基本要求

電力網(wǎng)降損節(jié)能的基本要求如下。電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的過程中，首先需要考慮投資以及運行的成本，合理選擇規(guī)劃設(shè)計的方案，從根本上解決電力網(wǎng)降損節(jié)能問題。進(jìn)行降損項目技術(shù)之前必須計算降損效益，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合適的基礎(chǔ)之上進(jìn)行項目的評估、驗收以及立項等相關(guān)工作。大力推廣應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備以及技術(shù)，建設(shè)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、特高壓直、交流輸電進(jìn)行電壓序列的優(yōu)化，科學(xué)使用單相供電等相關(guān)方法，提高電網(wǎng)科技含量，進(jìn)行電網(wǎng)布局的調(diào)整，優(yōu)化變電站的位置。

電力網(wǎng)降損節(jié)能設(shè)備選型過程中，須根據(jù)相關(guān)情況合理選擇設(shè)備的規(guī)格以及型號，在相同條件下優(yōu)先考慮低損耗節(jié)能產(chǎn)品。輸電線路截面積以及導(dǎo)線型號嚴(yán)格按照系統(tǒng)要求來選擇，根據(jù)工程的特點遵循年費用支出最小原則。大截面導(dǎo)線應(yīng)具備降低電能損耗以及節(jié)約線路走廊等特點。相比同截面的鋼芯鋁導(dǎo)線，全鋁合金導(dǎo)線具有重量輕、電能損耗低等優(yōu)點，條件允許的地區(qū)可以結(jié)合遠(yuǎn)景規(guī)劃推廣使用。耐熱導(dǎo)線是利用提升線路載流量來進(jìn)行輸送功率，在老線路增容改造工程樁時可充分利用原有桿塔，有效節(jié)約工程投資[1]。耐熱導(dǎo)線溫度的升高會導(dǎo)致線路損耗加大以及線路弛度加大，所以在使用耐熱導(dǎo)線輸電技術(shù)時必須根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。

2 基于電力網(wǎng)綜合降損節(jié)能設(shè)計與改造措施

2.1 技術(shù)改造降低損耗

改造一些不合理的電網(wǎng)供配電系統(tǒng)，可以極大降低線路損耗。例如，將漏電大或者有破損的絕緣導(dǎo)線更換，將線路截面積比較小的導(dǎo)線換成截面積比較大的導(dǎo)線等。及時更新產(chǎn)品，用高效節(jié)能的設(shè)備取代低效高耗的設(shè)備。最后合理選用變壓器，減少變壓器在整個供配電系統(tǒng)中的電能損耗。電網(wǎng)實際運行中，變壓器一般是長期運行的。雖然變壓器功率損耗比較小，但是長時間下來其電能損耗量也是十分巨大，相關(guān)人員對其應(yīng)加強(qiáng)重視。

2.2 合理進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度以及降低損耗的安排

加強(qiáng)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行的分析，合理利用現(xiàn)有的技術(shù)來進(jìn)行電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的收集以及整理分析。定期對電網(wǎng)運行設(shè)備進(jìn)行檢查，找出存在的問題。對電網(wǎng)進(jìn)行綜合的分析，制定合理的改進(jìn)措施，使電網(wǎng)能以最經(jīng)濟(jì)的方式運行[2]。然后就是合理選擇電網(wǎng)運行的方式，運行方式編制必須在電能質(zhì)量安全可靠的前提下進(jìn)行。同時還應(yīng)考慮電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性，及時掌握電網(wǎng)運行情況，對一些不利于的情況及時進(jìn)行調(diào)整。

2.3 重視輸電容量的提升，降低電能的損耗

建設(shè)新的直流或者交流輸電線路，進(jìn)行現(xiàn)有線路的升級，逼近它們的熱穩(wěn)定極限。使用架空交流輸電線路，并且需要大容量遠(yuǎn)距離輸送電能時，直流輸電線路的高度應(yīng)比交流線路高一點。在相同電壓等級下，高壓直流輸電線路系統(tǒng)的輸電容量比交流線路高200%[3]。在同等傳輸功率下，直流線路輸電系統(tǒng)的總損耗比交流線路系統(tǒng)小很多。

積極提升現(xiàn)有電路的輸電容量，進(jìn)而提升電壓等級，增加每相分裂導(dǎo)線數(shù)以及導(dǎo)線截面積。當(dāng)前，耐高溫線材技術(shù)有極大的提升，它為中短距離輸電線熱穩(wěn)定的極限限制減輕提供了幫助。系統(tǒng)運行約束、穩(wěn)定性約束以及電壓約束的限制，輸電線路的運行容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線路的熱穩(wěn)定極限。例如，在環(huán)路潮流或者并聯(lián)支路潮流的情況下，調(diào)相器被用來消除支路熱穩(wěn)定限制。目前，通過大功率電力電子技術(shù)開發(fā)了很多的設(shè)備，人們稱之為柔性交流輸電設(shè)備，它廣泛應(yīng)用在變壓器、電纜以及輸電線等相關(guān)設(shè)備中。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，應(yīng)用柔性交流輸電設(shè)備能夠?qū)⒕€路最大的輸電容量提升40%。

2.4 升壓改造

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對配電網(wǎng)的要求越來越高。現(xiàn)有的10kV壓配電電壓在部分地區(qū)已經(jīng)不能滿足需求，主要問題是供電能力不足以及空間資源警長等。對其進(jìn)行升壓改造，提升電網(wǎng)供電能力是重要發(fā)展趨勢。

對20kV和35kV配電網(wǎng)的各個方面進(jìn)行比較，決定將10kV中壓配電網(wǎng)升級至20kV[5]。進(jìn)行升級改造時必須考慮地區(qū)的限制，結(jié)合平穩(wěn)過渡區(qū)、混合供電區(qū)以及新建供電區(qū)制定合理的改造方案。目前，農(nóng)村和小城市適合選擇一個高壓配電電壓的等級，而大型城市選擇兩個或者三個高壓配電電壓的等級。

2.5 無功補(bǔ)償改造

各級變電站無功補(bǔ)償裝置單組容量過大或者沒有分組，導(dǎo)致使用效率受到影響時，選擇無功補(bǔ)償裝置分組進(jìn)行改造。進(jìn)行容量分組時必須結(jié)合變電站無功負(fù)荷的需求進(jìn)行計算。如果分成兩組，這兩組無功補(bǔ)償裝置的容量應(yīng)該按照無功容量的三分之二和三分之一進(jìn)行配置。

3 結(jié)語

電網(wǎng)電能降損節(jié)能工作是一項復(fù)雜的工程，相關(guān)人員不僅需要從宏觀的角度加強(qiáng)管理，并且還需要從微觀的角度抓好各個環(huán)節(jié)措施的落實。降損節(jié)能的方式很多，需對其經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，并考慮相關(guān)經(jīng)濟(jì)方面的因素，根據(jù)不同的需求使用不同的降損措施。電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行能夠極大地降低供電成本。相關(guān)人員不僅需要采取一定的管理措施和技術(shù)措施進(jìn)行電網(wǎng)降損，還需要考慮本地電網(wǎng)的實際需求，使其取得更好的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益。