陳宇

(云南電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心,昆明 650011)

電網(wǎng)規(guī)劃中影響變壓器設(shè)備利用效率研究

陳宇

(云南電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心,昆明 650011)

通過對在電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域中影響變壓器設(shè)備利用效率的問題進行總結(jié)和分析,并針對這些問題提出了在電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域中提高變壓器設(shè)備利用效率的對策。

電網(wǎng)規(guī)劃;變壓器;設(shè)備利用效率

1 變壓器設(shè)備利用效率評價

目前,國內(nèi)外對電網(wǎng)設(shè)備利用效率的評價方法和指標并無成熟的體系。按照近期國內(nèi)比較通行的做法,主要提出了兩個指標作為評價電網(wǎng)設(shè)備利用效率的方法,即電網(wǎng)設(shè)備年最大負載率和電網(wǎng)設(shè)備年等效平均負載率,研究對象主要是變壓器和線路。

變壓器設(shè)備年最大負載率是指變壓器設(shè)備在某年內(nèi)所承載的最大負荷占這一變壓器額定承載負荷的比重,反映的是高峰負荷時刻的變壓器設(shè)備的負載率,其計算公式如下：

變壓器年最大負載率 (%)=

變壓器設(shè)備年等效平均負載率是指某一變壓器設(shè)備在某年內(nèi)所承載的等效平均負荷占這一變壓器額定承載負荷的比重,反映的是變壓器設(shè)備的利用效率,其計算公式如下：

變壓器年等效平均負載率 (%)=變壓器年下網(wǎng)電量 (kWh)/8 760(h)

變壓器額定容量 (kW)×cos φ×100%

(2)

其中,cosφ為功率因數(shù)。

在研究變壓器設(shè)備利用效率時,變壓器設(shè)備年最大負載率和年等效平均負載率缺一不可。以往我們比較關(guān)注的是變壓器設(shè)備年最大負載率,通過年最大負載率可以對變壓器設(shè)備是否滿足供電需求以及在最大負荷情況下的設(shè)備利用情況進行分析,但是一個地區(qū)的負荷并不總是處于最大值,很多時候變壓器的最大負荷時刻只占全年的一小部分。所以為了更全面的體現(xiàn)變壓器設(shè)備利用效率情況,更好地體現(xiàn)在非最大值時期內(nèi)變壓器設(shè)備利用情況如何,這就需要通過年等效平均負載率來進行判斷。所以,通過變壓器設(shè)備年最大負載率和年等效平均負載率這兩個指標,我們可以對變壓器設(shè)備的利用效率進行更加全面、完整的分析和判斷。

按照云南電網(wǎng)的一般經(jīng)驗,變壓器年最大負載率在30～70%,變壓器年等效平均負載率在20～40%之間為合理范圍,超過此值為重載,低于此值為輕載[1]。

2 220 kV變壓器設(shè)備利用現(xiàn)狀

以云南電網(wǎng)220 kV電壓等級變電站主變負載率分布統(tǒng)計為例分析云南電網(wǎng)變壓器設(shè)備利用率情況。2009～2012年云南電網(wǎng)220 kV電壓等級變電站主變負載率分布情況見表1。

表1 2009～2012年云南電網(wǎng)220 kV變電站主變負載率分布情況統(tǒng)計表

圖1 2009-2012年云南電網(wǎng)220 kV變電站主變年最大負載率指標下變電站分布趨勢圖

圖2 2009-2012年云南電網(wǎng)220 kV變電站主變年等效平均負載率指標下變電站分布趨勢圖

由圖1、2分析可知,220 kV變電站主變年最大負載率和主變年等效平均負載率變化趨勢基本相同,2009～2012年間總體上來看重、輕載變電站占比在增大和減小之間往復(fù)波動,合理負載范圍變電站占比與重、輕載變電站占比呈現(xiàn)相反的趨勢往復(fù)變動。重、輕載變電站占比在2011～2012年有增大的趨勢;合理負載范圍變電站占比在2011～2012年有減小的趨勢。由此可以推斷,隨著云南省經(jīng)濟的快速發(fā)展,負荷日益增大,重載變電站日益增多,為了滿足負荷發(fā)展需要,每年都會新建、增容、擴建變電站以增加變電容量。變電容量的增加導(dǎo)致了第二年重載變電站占比減小,且隨著負荷發(fā)展輕載變電站占比同樣減小導(dǎo)致了合理負載范圍的變電站占比逐漸增大。隨著合理負載范圍的變電站占比的逐漸增大,電網(wǎng)建設(shè)速度隨之放緩,但是負荷發(fā)展并沒有停止,故負荷的發(fā)展又導(dǎo)致了后續(xù)年份的重載變電站占比增大的結(jié)果;同時由于云南省存在經(jīng)濟發(fā)展不平衡、受電價影響部分企業(yè)枯期不生產(chǎn)、部分新建大用戶項目未落實等因素造成了2012年輕載變電站占比有所增大的結(jié)果。對比圖1、2可知,圖1中220 kV變電站主變重載變電站占比相比圖2較大而圖2中輕載變電站占比較大,說明云南省負荷波動較大,負荷最大值出現(xiàn)后并不能維持在一個長期穩(wěn)定的狀態(tài),由此負荷特性可以推知,季節(jié)性波動負荷將造成負荷最大值的出現(xiàn),但是由于負荷最大值不能長期穩(wěn)定出現(xiàn),故將在負荷高值時占用變壓器容量,在負荷低值時將導(dǎo)致設(shè)備利用效率下降。

由于主變年等效平均負載率更能體現(xiàn)設(shè)備利用效率的情況,故重點分析圖2可知,220 kV變電站主變年等效平均負載率體系下的輕載變電站占比較大,而且在2010年甚至比合理負載范圍的變電站占比更大,此后在2011年輕載變電站占比減小,情況有所好轉(zhuǎn),但在2012年又有抬頭趨勢,說明云南省輕載變電站的治理是一個長期過程,必須持之以恒,而且輕載變電站占比較大,提高變壓器設(shè)備利用效率還有很大的空間。

3 影響變壓器設(shè)備利用效率的問題

1)提高設(shè)備利用效率,把輕載的變壓器都更好的利用起來,既可以更好的解決一些地方變壓器重載的問題,提高供電能力,更可以減小變壓器損耗,減少重復(fù)投資浪費,提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2)經(jīng)濟發(fā)展、企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營等都需要先期進行電力設(shè)施的建設(shè)。由于電力建設(shè)具備一定的時間周期,故電網(wǎng)規(guī)劃必須具備一定的超前性,超前于負荷的建設(shè)導(dǎo)致了所規(guī)劃的變壓器必然會在負荷完全投產(chǎn)前的一定時期內(nèi)處于輕載狀態(tài)。同時,在電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中常常會遇到由于國家政策、經(jīng)濟形勢等外部因素變化的影響,一些已經(jīng)較為確定的負荷在所配套的電力設(shè)施已經(jīng)建成后卻被取消或推遲,造成了變壓器的輕載現(xiàn)象。

3)云南局部地區(qū)小水電較多,且豐、枯期小水電出力差別較大,很多地區(qū)枯期水電出力僅為裝機的20%左右,如此便導(dǎo)致了一些地區(qū)變電站的變壓器在枯期時由于水電出力過小而下網(wǎng)壓力較大,但在豐期來水較多時卻變成了輕載狀態(tài),于是便出現(xiàn)了變壓器周期性輕載的現(xiàn)象,且此現(xiàn)象受水文、氣象等客觀因素影響較難控制。

4)為滿足供電可靠性要求,冗余配置變壓器導(dǎo)致的變壓器輕載。隨著電網(wǎng)企業(yè)對供電可靠性的要求越來越高,很多地區(qū)為了滿足變壓器n-1時的可靠性要求對本來負荷較輕的變壓器進行了冗余配置,產(chǎn)生了變壓器輕載的現(xiàn)象。

5)云南發(fā)展不平衡,很多偏遠地區(qū)相對較落后,地廣人稀,負荷較小且十分分散。受380 V及以下低壓配電網(wǎng)供電距離所限無法通過380 V線路直接對其進行供電,要滿足對這些地區(qū)的供電需要就必須新增10 kV及以上線路及變壓器布點,造成了變壓器輕載的現(xiàn)象。

6)負荷特性導(dǎo)致的變壓器暫時性輕載。由于很多負荷都具備自己的發(fā)展特點,例如：部分地區(qū)的硅冶煉負荷受電價等因素的影響存在枯期不生產(chǎn)的現(xiàn)象;房地產(chǎn)項目負荷存在報裝規(guī)模較大,但是實際入住情況不可預(yù)測,故其負荷從建成真正達到報裝規(guī)模的時間也不可預(yù)測,故在一定時期內(nèi)這一類負荷都有可能導(dǎo)致變壓器暫時性的輕載。

7)基礎(chǔ)資料不齊備或者存在偏差,會對規(guī)劃帶來很大的影響,從而導(dǎo)致了變壓器輕載或重載的結(jié)果。

4 提高變壓器設(shè)備利用效率建議

1)提高對輕載變壓器的關(guān)注度,將減少地區(qū)輕載變壓器和解決地區(qū)重載變壓器提高到同一高度。在電網(wǎng)規(guī)劃階段通過更加精細化的規(guī)劃,采用電網(wǎng)互聯(lián)、負荷轉(zhuǎn)供、引導(dǎo)用戶布點等方式將重載變壓器的負荷逐漸轉(zhuǎn)移至輕載變壓器,促使更多變壓器運行于損耗較小的合理負載區(qū)間內(nèi)。

2)將減小輕載變壓器占比作為一個常態(tài)化、規(guī)范化的工作來開展。提出細致、合理的考核指標。

3)研究國家政策和經(jīng)濟形勢,更加準確的預(yù)測負荷增長,更加及時的根據(jù)負荷變化改變電網(wǎng)規(guī)劃。

4)研究各種負荷的特性、發(fā)展規(guī)律。通過掌握這些特性和規(guī)律使電網(wǎng)規(guī)劃與負荷的發(fā)展更加貼近,從而盡可能的減少由于受負荷特性影響而造成的變壓器輕載現(xiàn)象。

5)通過更多的途徑和手段多方收集規(guī)劃所需基礎(chǔ)資料,互相校驗以保證基礎(chǔ)資料的真實性、準確性和時效性。

5 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)企業(yè)對供電能力以及設(shè)備利用效率的重視程度越來越高,如何在減小重載變壓器占比的同時減小輕載變壓器占比以提高設(shè)備利用效率,進而使變壓器負載率盡可能的保持在一個合理的范圍內(nèi),是包含電網(wǎng)規(guī)劃在內(nèi)的各個電力專業(yè)應(yīng)該越來越重視的問題。為了解決這些問題,必須在制度、理念、技術(shù)等各方面不斷地總結(jié)、分析已經(jīng)存在的問題,并對未來可能出現(xiàn)的問題及時予以預(yù)測和預(yù)防,使電網(wǎng)更加可靠、高效。

[1] 云南電網(wǎng)公司.云南省提高電網(wǎng)和設(shè)備利用效率研究[Z].53-X07311K-X01,2013,12：14.

Study on Problems and Solutions of the Usage Ratio for Transformer in Power Grid Planning

CHEN Yu
(Yunnan Power Grid Planning and Research Center,Kunming 650011)

This paper discussed the problems of the usage ratio for transformer in power grid planning,and certain countermeasures to improve the usage ratio for transformer in power grid planning is suggested.

power grid planning;transformer;usage ratio

TM73

B

1006-7345(2014)03-0021-03

2014-02-26

陳宇 (1981),男,本科,工程師,云南電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心,從事電網(wǎng)規(guī)劃、繼電保護、電氣工程及其自動化等工作 (e-mail)km.chenyu@qq.com。