閆勇

(國網(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)濟運行方式的分析與應用探討

閆勇

(國網(wǎng)吉林梅河口市供電有限公司,吉林梅河口 135000)

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

配電變壓器 經(jīng)濟運行 損耗

1 引言

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)和人們生活對電力系統(tǒng)的依賴程度也在大幅增加，但在電力系統(tǒng)和用電單位大量應用的配電變壓器，其運行能耗的控制問題在近年的發(fā)展進程中還存在一些不合理的地方。例如當前有很多配變在確定經(jīng)濟運行方式時還依賴人工經(jīng)驗，不僅不能帶來經(jīng)濟運行，反而還可能造成電力浪費。

在當前配電網(wǎng)的能耗中，變壓器的能耗占有相當大的比例，這與當前我國“節(jié)能減排”的發(fā)展國策相悖，由此帶來的經(jīng)濟損失很難估量。因此，如何在滿足生活、生產(chǎn)需要以及配變運行可靠性的前提下，減少變壓器損耗和對能源的浪費，提升電力供應質(zhì)量，從而最終實現(xiàn)電力資源的可持續(xù)發(fā)展是當務之急。鑒于此，筆者結合自己多年在輸配電線路、設備維護管理工作中的經(jīng)驗，對配變的經(jīng)濟運行方式進行了探討。

2 影響配電變壓器經(jīng)濟運行的因素分析

配電變壓器的經(jīng)濟運行水平會對電網(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)量是進行配網(wǎng)維護管理和改造的重要內(nèi)容。

2.1 判斷配變是否經(jīng)濟運行技術方法落后

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

2.2 保電任務較重

對季節(jié)性用電高峰期或部分重點生產(chǎn)單位而言，保電任務較重，供給需求則很難降低，影響經(jīng)濟運行時段。在規(guī)律用電高峰時(例如晚間)也存在保電任務繁重的問題，這同樣會對配變的經(jīng)濟運行產(chǎn)生影響。此外，在進行電網(wǎng)重大檢修或進行大規(guī)模改造時，供電壓力會比較大，此時為了保障供電安全，也很難開展配變經(jīng)濟運行工作。

2.3 變壓器的切換耗能增加

在存在多臺變壓器共同運行的狀態(tài)下，通常都需要根據(jù)負荷的周期性變化規(guī)律切換變壓器，甚至于一些地區(qū)因為電網(wǎng)晝夜的負荷變動較大，要求每日需切換主變，這不利于安全運行，由此帶來的變壓器使用壽命減少和故障率上升同樣會影響配變的經(jīng)濟運行。

3 配變的經(jīng)濟運行方式

3.1 單臺配變的經(jīng)濟運行

在時間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為變壓器的負載系數(shù)；cosφ為變壓器的負載功率因數(shù)；kT為負載波動損耗數(shù)，當負載波動較小時，kT=1。

考慮到在實際運行過程中，變壓器的無功功率損耗也會對總體效益產(chǎn)生影響，所以引入無功功率經(jīng)濟當量來計算綜合有功功率損失。無功功率經(jīng)濟當量的值與配變所處系統(tǒng)的位置有關，一般要經(jīng)過科學計算。單臺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)濟當量，工程中一般取0．2。

3.2 多臺配變的經(jīng)濟運行

假定有兩臺配變共同運行，其額定容量分別為S1和S2，并且滿足S1＞ S2的關系，負載的視在功率為SL，則配變的功率損失為:

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

由(8)式可知，當變壓器的負載功率SL＞SJP時，則選用1號配變的運行比較經(jīng)濟；反正，則選用額定容量較小的2號配變的運行比較經(jīng)濟。

配電變壓器空載時的無功功率損耗Q0、短路時的無功功率損耗Qk為:

則上述兩臺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)濟容量SJQ可以被計算得到:

由(13)式可知，當變壓器的負載功率SL＞SJQ時，則選用1號配變的運行比較經(jīng)濟；反正，則選用額定容量較小的2號配變的運行比較經(jīng)濟。

一般而言，多臺變壓器的有功功率與無功功率的經(jīng)濟運行方式是一致的，然而在某些特定狀態(tài)下，有功功率與無功功率的經(jīng)濟運行方式之間會產(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)計算的結果。因此，需要引入綜合功率的經(jīng)濟運行概念，經(jīng)計算，綜合功率的臨界容量為:

4 提高配變經(jīng)濟運行水平的一些其他措施

4.1 合理選擇變壓器的運行方式

對于配變而言，因為負載變動情況是影響其經(jīng)濟運行的最重要的因素，所以針對單臺運行的配變，應考慮增設適當?shù)男∪萘孔儔浩餍∝撦d后運行；對因季節(jié)等因素所造成的周期性負載，宜配置兩臺不等容量的變壓器進行分期運行；此外，在選擇配電變壓器的運行方式時，不能只考慮其運行的經(jīng)濟性，還要將所選運行方式對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響考慮在內(nèi)，確保配變運行方式不僅適用于所在的配送電區(qū)域，更不會對大范圍的電網(wǎng)系統(tǒng)造成不利影響。

4.2 改善運行條件

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

4.3 對低壓線路進行改造

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

5 結語

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

[1] 劉憶雪,許鐵.變壓器經(jīng)濟運行方式的應用和分析[J].今日科苑,2013,(24):124.

[2] 張暉婷.配電變壓器的選用及經(jīng)濟運行問題探討[J].科技與企業(yè),2014,(10):294.

[3] 鄔仲民.將高損耗配電變壓器改造為低損耗配電變壓器的探討[J].黑龍江科技信息,2013,(31):5.

[4] 范慧芳,李道法,阮英.農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析及應用[J].中國科技博覽,2013, (28):402.