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淺析電網(wǎng)電能耗損與應(yīng)對(duì)措施

2011-08-15 00:44:35鹽城供電公司鹽都營(yíng)業(yè)部徐永進(jìn)
電子世界 2011年13期
關(guān)鍵詞:功率因數(shù)電能損耗

鹽城供電公司鹽都營(yíng)業(yè)部 徐永進(jìn)

仙桃職業(yè)學(xué)院 郭 萍

1.引言

電網(wǎng)電能損耗是指輸電網(wǎng)絡(luò)、配電網(wǎng)絡(luò)損耗電量的總稱。是電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)在電能傳輸和營(yíng)銷過(guò)程中自發(fā)電廠出線起至客戶電度表止所產(chǎn)生的電能消耗和損失,它綜合反映了電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理的水平。電網(wǎng)電能損耗主要包括管理?yè)p耗和技術(shù)損耗兩部分,本文只涉及技術(shù)損耗的探討。技術(shù)損耗又稱理論損耗,是電網(wǎng)中各元件電能損耗的總稱,可分為可變損耗和固定損耗兩種。固定損耗即所有變壓器、測(cè)量?jī)x表、二次電路等勵(lì)磁回路的鐵耗;可變損耗即線路導(dǎo)線和變壓器繞組中的電能損失。目前我國(guó)電網(wǎng)的電能損耗普遍較大,為節(jié)約能源,建設(shè)環(huán)保型社會(huì)和減少供電企業(yè)的運(yùn)行成本,電網(wǎng)的節(jié)能降損工作顯得尤為重要。降低線損是一項(xiàng)艱巨任務(wù),它涉及面廣泛。下面就幾種常用的行之有效地降低線損的技術(shù)措施做出簡(jiǎn)單的介紹,主要包括:調(diào)整完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu);調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行電壓;主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;合理設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備,提高功率因數(shù)等。在實(shí)際應(yīng)用中,可根據(jù)具體情況對(duì)各種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定最佳方案。

2.電網(wǎng)電能損耗原因分析

2.1 規(guī)劃落后,結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式不合理

一些地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)處于無(wú)規(guī)劃狀態(tài),配電設(shè)備的選點(diǎn)基本上是以鄰近點(diǎn)為依據(jù),而不是以相鄰負(fù)荷中心為依據(jù);在出現(xiàn)新的負(fù)荷點(diǎn)時(shí),通常只是從最近的電網(wǎng)引線,這就造成了電網(wǎng)中變電所布局不合理,供電半徑大,存在大量迂回供電。

2.2 輸電線路導(dǎo)線選擇不當(dāng)

導(dǎo)線截面過(guò)大或過(guò)小,線路長(zhǎng)期輕載、空載或過(guò)載運(yùn)行,不能達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)引起損耗升高。

2.3 變壓器與所帶負(fù)荷不匹配

輸配電變壓器容量選擇不當(dāng),運(yùn)行方式不科學(xué),致使變壓器不能按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線運(yùn)行,造成變壓器處于過(guò)負(fù)荷或輕載運(yùn)行狀態(tài),電能損耗增加。

2.4 電網(wǎng)功率因數(shù)低

礦企業(yè)用電設(shè)備中大多屬于電感性設(shè)備,這些電感性的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率,還同時(shí)吸收無(wú)功功率。這些無(wú)功功率經(jīng)過(guò)多級(jí)輸配電線路、變壓器的傳輸,造成功率因數(shù)低,電壓質(zhì)量差,有功損耗增加。

3.降低電網(wǎng)損耗的技術(shù)途徑

3.1 合理布局,調(diào)整完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在確定電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式時(shí),應(yīng)盡量縮短供電半徑,避免近電遠(yuǎn)供和迂回供電。合理的供電半徑不僅能提高電網(wǎng)的輸送功率,而且還降低線損,保證供電質(zhì)量。堅(jiān)持“小容量、多布點(diǎn)、短半徑”的原則,將變電站或變壓器設(shè)置在負(fù)荷中心處,這樣既可以減少變電站低壓側(cè)線路的長(zhǎng)度,又可以保證不會(huì)因輸電線路長(zhǎng)、壓降大而影響對(duì)重要負(fù)荷的供電質(zhì)量。簡(jiǎn)化電壓等級(jí),減少變電容量,能減少電能損耗。如簡(jiǎn)化掉一級(jí)電壓,能減少一級(jí)電氣設(shè)備和一級(jí)電能損耗,并能減少運(yùn)行管理和檢修工作量。

電能的損耗與導(dǎo)線的電阻成正比,電力網(wǎng)線路分布是否合理直接關(guān)系到電能損耗的多少。應(yīng)盡量采用環(huán)形電網(wǎng)或放射式供電,避免線路迂回,這樣能有效縮小供電半徑,減少線路的功率損耗和主變壓器的有功損耗,降低了總功率損耗以及線損電量。電力部門(mén)要以城鄉(xiāng)農(nóng)網(wǎng)改造為契機(jī),充分利用資金對(duì)線路導(dǎo)線線徑過(guò)細(xì)、迂回供電的高低壓線路進(jìn)行徹底改造,提高電網(wǎng)供電能力、改善電壓質(zhì)量,確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.2 主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器在運(yùn)行中的損耗占整個(gè)電網(wǎng)損耗的35%以上,故降低變壓器損耗意義重大。選擇空載損耗較低的節(jié)能型變壓器,可達(dá)到降低變壓器損耗的目的。正確選擇變壓器容量,盡量使變壓器處于負(fù)荷中心。合理調(diào)整變壓器的負(fù)載率,避免變壓器空載、輕載和超負(fù)荷運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一般對(duì)于單個(gè)運(yùn)行的變壓器來(lái)說(shuō),其不變損耗(鐵損)和可變損耗(銅損)相等時(shí),效率達(dá)到最高,損耗最小。對(duì)于兩臺(tái)或多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器,應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小改變投入運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)。當(dāng)負(fù)荷小于臨界負(fù)荷時(shí),減少一臺(tái)變壓器運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì),當(dāng)負(fù)荷大于臨界負(fù)荷時(shí),并聯(lián)運(yùn)行較為合理。

3.3 合理選擇輸電線路

導(dǎo)線截面選擇的過(guò)大,將增加電力線路的投資和有色金屬的消耗量。導(dǎo)線截面選擇的過(guò)小,在運(yùn)行中將使網(wǎng)損增大,電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差,且電壓損耗增大,致使電網(wǎng)中有些點(diǎn)的電壓不符合要求,使電能質(zhì)量變壞。所以導(dǎo)線的截面的選擇首先應(yīng)考慮電壓降,同時(shí)按經(jīng)濟(jì)電流密度優(yōu)化合理選擇并考慮留有一定發(fā)展的余度。結(jié)合發(fā)熱條件,機(jī)械強(qiáng)度等確定導(dǎo)線的規(guī)格,對(duì)電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)上的合理性具有重要意義。

3.4 調(diào)節(jié)電網(wǎng)運(yùn)行電壓

線路的損耗與電壓的平方成反比。實(shí)際上,線損還包括變壓器的損耗。而變壓器的有功損耗與電壓的平方成反比,無(wú)功損耗與電壓的平方成正比。一般情況下,線路導(dǎo)線和變壓器繞組中的有功損耗占總損耗的比重大,所以35kV及以上的電網(wǎng)提高運(yùn)行電壓1%,可降損1.2%左右。但在特殊情況下,例如在深夜城鄉(xiāng)居民用電負(fù)荷較小,變壓器大多處于輕載狀態(tài)的情況下,線損大部分是變壓器的無(wú)功損耗,降低運(yùn)行電壓就成為降低線損的有效方法。電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施主要有改變發(fā)電機(jī)端電壓,改變變壓器變比和改變網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功功率分布等。應(yīng)根據(jù)季節(jié)性負(fù)荷的波動(dòng)和節(jié)假日負(fù)荷特點(diǎn),及時(shí)調(diào)整變壓器分接頭和適時(shí)投退電容器。

3.5 提高電力網(wǎng)功率因數(shù)

根據(jù)P=UIcosФ,當(dāng)P和U不變時(shí),cosФ的提高可使線路的I減小,即可節(jié)約電能。提高功率因數(shù)的途徑主要有:提高自然功率因數(shù);進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng)采取各種措施降低用電設(shè)備的無(wú)功功率損耗后,若其自然功率因數(shù)還不滿足要求時(shí)(一般要求cosФ≥0.9),應(yīng)考慮采用無(wú)功補(bǔ)償方法。合理地選擇無(wú)功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)償容量,能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平,避免大量的無(wú)功通過(guò)線路遠(yuǎn)距離傳輸而造成有功網(wǎng)損。對(duì)配電網(wǎng)的電容器組的配置應(yīng)按照“全面規(guī)劃、合理布局、分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡”的原則進(jìn)行,電容器組自動(dòng)投切的方式可按母線電壓的高低、功率因數(shù)大小、無(wú)功功率的方向、負(fù)載電流的大小進(jìn)行。對(duì)沒(méi)有安裝集中補(bǔ)償裝置的變電站10kV母線上加裝電容器組,使無(wú)功得到平衡。在線路長(zhǎng)負(fù)荷大的10kV線路上安裝并聯(lián)電容器,減少電力線路上流通的無(wú)功功率,直接起減少線路有功功率損耗的作用;對(duì)容量為30kVA及以上的10kV配變應(yīng)就地補(bǔ)償配變自身無(wú)功損耗。

3.6 加強(qiáng)對(duì)諧波的抑制

隨著電網(wǎng)中非線性用電負(fù)荷,如整流設(shè)備、逆變器、變頻器、電力機(jī)車、UPS、開(kāi)關(guān)電源等的大量增加,配電系統(tǒng)中諧波污染日趨嚴(yán)重。高次諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變,另外相同頻率的諧波電壓和諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率和無(wú)功功率,從而降低電網(wǎng)電壓,增加線路損耗,浪費(fèi)電網(wǎng)容量,諧波的存在會(huì)影響供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,使電力變壓器的銅損和鐵損增加,直接影響變壓器的使用容量和使用效率。因此供電部門(mén)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的諧波存在和污染程度進(jìn)行檢測(cè),必要時(shí)應(yīng)采取措施抑制諧波。

[1]江北,劉敏,陳建福等.地區(qū)電網(wǎng)降低電能損耗的主要措施分析[J].2001,25(4):62-65.

[2]朱良意.淺談降低電力網(wǎng)電能損耗的技術(shù)措施[J].電力與能源,2008(3):300-303.

[3]種衍師.提高電網(wǎng)功率因數(shù)及其對(duì)電能損耗的影響[C].第二屆全國(guó)電能質(zhì)量研討會(huì)論文集,2004.

[4]朱良意.淺談降低電力網(wǎng)電能損耗的技術(shù)措施[J].電力與能源,2008(3):300-303.

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