張明 代飛 唐新杰 蔡夕多

摘要：通過(guò)分析，結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，提出了合理調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行電壓;加強(qiáng)無(wú)功管理，提高電網(wǎng)功率因數(shù);調(diào)整變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;合理安排設(shè)備檢修等措施，從而達(dá)到降低電網(wǎng)能量損耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運(yùn)行;功率因數(shù);經(jīng)濟(jì)型電網(wǎng)

電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本原則是：在保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行和電能質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量提高電能生產(chǎn)和輸送的效率。對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備，要降低損耗，首先必須從合理安排系統(tǒng)運(yùn)行方式人手，因?yàn)檫@些措施不僅不需要增加投資，而且在降低損耗的技術(shù)措施中，是最合理和最經(jīng)濟(jì)的。通過(guò)適當(dāng)提高電網(wǎng)的運(yùn)行電壓;合理組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;調(diào)整用戶的負(fù)荷曲線;安排好設(shè)備檢修計(jì)劃等措施來(lái)加強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行管理，才能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而達(dá)到降低系統(tǒng)損耗的目的。

1、合理調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行電壓

1.1變壓器的損耗

變壓器的損耗主要由銅損和鐵損組成。變壓器的銅損和繞組中的電流平方成正比，與運(yùn)行電壓的平方成反比。因此，稱為可變損耗，用△PK表示。變壓器的鐵芯損耗（鐵損）與鐵芯中的感應(yīng)磁通有關(guān)，也即與變壓器的運(yùn)行電壓有關(guān)，變壓器鐵損與電網(wǎng)運(yùn)行電壓的平方成正比，與繞組中的電流無(wú)關(guān)。由于系統(tǒng)的運(yùn)行電壓，基本保持穩(wěn)定，因此鐵損的變 化也很小，稱為不可變損耗，用△P0表示。

1.2輸電導(dǎo)線的損耗

輸電導(dǎo)線的損耗用△PL表示。

導(dǎo)線的損耗和導(dǎo)線中的電流平方成正比，與電網(wǎng)運(yùn)行電壓的平方成反比。因此導(dǎo)線的損耗也是可變損耗。

由此可知，電網(wǎng)的總損耗為：∑△P=△PK+△P0+△PL

其中變壓器鐵損△P0 （不可變損耗）在電網(wǎng)運(yùn)行電壓提高，變壓器分接頭作相應(yīng)調(diào)整后，可接近不變。而變壓器銅損及線路損耗的和△PK +△PL（可變損耗）與電網(wǎng)的運(yùn)行電壓的平方成反比。當(dāng)△PK +△PL（可變損耗）占電網(wǎng)總損耗∑△P的比例大于50%時(shí)，適當(dāng)提高電網(wǎng)運(yùn)行電壓可明顯降低電網(wǎng)損耗。當(dāng)∑△P0（不可變損耗）占電網(wǎng)總損耗∑△P的比例大于50%時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低電網(wǎng)運(yùn)行電壓，才能降低電網(wǎng)的損耗。通過(guò)以上分析，由于變壓器供電負(fù)荷較大，電網(wǎng)可變損耗占的比例一般大于50%，因此地區(qū)調(diào)度（地調(diào)）可以采用以下方法組織電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，適當(dāng)提高電網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平：

（1）在系統(tǒng)無(wú)功充足的情況下，地調(diào)適時(shí)調(diào)整220kV變電所主變分接頭檔位，適當(dāng)提高1lOkV母線電壓，以提高1lOkV電網(wǎng)運(yùn)行電壓。

（2）地調(diào)適時(shí)調(diào)整管轄范圍內(nèi)1lOkV各變電所主變分接頭檔位，提高各所lOkV母線電壓，并控制在電壓合格范圍，從而提高1lOkV配電網(wǎng)的電壓水平。

（3）地調(diào)應(yīng)加強(qiáng)管轄變電所電容補(bǔ)償裝置的投退，在負(fù)荷高峰期，盡量投入電容器，在負(fù)荷低谷期，適當(dāng)退出電容器，使各所lOkV母線電壓維持在較高的合格水平。

（4）在年負(fù)荷高峰期，應(yīng)要求各供電公司（所）及時(shí)調(diào)整配網(wǎng)變壓器臺(tái)檔位，適當(dāng)提高lOkV變壓器低壓側(cè)380V配電網(wǎng)的運(yùn)行電壓。

（5）地調(diào)應(yīng)要求各統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠以功率因數(shù)0.8為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電，盡量多發(fā)無(wú)功功率，以提高1lOkV電網(wǎng)電壓水平。

2、加強(qiáng)無(wú)功運(yùn)行管理，提高電網(wǎng)功率因數(shù)

對(duì)于運(yùn)行中的電網(wǎng)，無(wú)功功率在電網(wǎng)中傳輸，增加了導(dǎo)線的有功功率損耗，而實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的分層分區(qū)就地平衡，不僅可改善電壓質(zhì)量，對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也有重大作用。 線路功率損耗與電網(wǎng)功率因數(shù)的平方成反比，功率因數(shù)提高時(shí)，電網(wǎng)能量損耗下降。為此應(yīng)采取以下措施，加強(qiáng)無(wú)功管理，提高電網(wǎng)功率因數(shù)：

（1）在安排系統(tǒng)運(yùn)行方式上，應(yīng)及時(shí)調(diào)整變電所電容器的補(bǔ)償容量。

（2）應(yīng)及時(shí)投退各變電所電容器組，并靈活掌握，有條件的可以采用VQC（無(wú)功自投裝置），適時(shí)調(diào)整系統(tǒng)電壓。

（3）及時(shí)對(duì)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)補(bǔ)償容量不足的變電所，應(yīng)通過(guò)改造加裝電容器組。

（4）各供電公司（所）應(yīng)在負(fù)荷較重的10kV線路加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，并加強(qiáng)管理。

（5）嚴(yán)格考核大工業(yè)用戶功率因數(shù)，要求裝設(shè)電容器組，并加裝無(wú)功電能表，采取獎(jiǎng)罰制度。

（6）鼓勵(lì)大工業(yè)企業(yè)裝設(shè)的同步電動(dòng)機(jī)，在負(fù)荷高峰期過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行。

3、組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

對(duì)于35kV及以上輸變電網(wǎng)，在一個(gè)變電所內(nèi)裝設(shè)有n（n≥2）臺(tái)容量及型號(hào)相同的變壓器，總負(fù)荷功率為S，且n臺(tái)主變并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則n臺(tái)主變的總損耗為：∑△PT（N）=n△P0+n△Ps（S/nSN）2

式中△P0-主變空載損耗，kW

△Ps一主變短路損耗，kW

SN一主變額定容量，kVA

由上式可見，變電所主變的鐵損與主變臺(tái)數(shù)成正比，銅損與主變臺(tái)數(shù)成反比。當(dāng)變壓器輕載運(yùn)行，鐵損占的比例大于50%時(shí)，應(yīng)減少變壓器臺(tái)數(shù)，才能降低變電所內(nèi)變壓器總損耗，當(dāng)n臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的總損耗與n-1臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的總損耗相等時(shí)，則變電所的總負(fù)荷功率為臨界功率，臨界功率可由下式算出：Scr=SN[n（n-1） △P0/△Ps]1/2當(dāng)負(fù)荷小于臨界功率時(shí)，在供電可靠性允許的情況下，可考慮一臺(tái)主變退出運(yùn)行，轉(zhuǎn)為熱備用，以減少變壓器損耗。因此，可采取以下技術(shù)措施，組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：

（1）對(duì)于長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行的10kV配網(wǎng)，變壓器臺(tái)可停用，負(fù)荷由其他就近變壓器臺(tái)轉(zhuǎn)供電。

（2）有多臺(tái)變壓器同時(shí)并聯(lián)供電的區(qū)域，在負(fù)荷低谷期且供電可靠性允許情況下，可減少一臺(tái)或多臺(tái)變壓器運(yùn)行。

（3）對(duì)于大型工業(yè)企業(yè)，可采用兩臺(tái)容量不同的變壓器，將動(dòng)力及照明電源分開。

（4）根據(jù)實(shí)際計(jì)算分析，在負(fù)荷較低、供電可靠性允許的情況下，對(duì)多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的變電所，可將一臺(tái)或多臺(tái)主變退出運(yùn)行轉(zhuǎn)為熱備用。

4、安全經(jīng)濟(jì)型電網(wǎng)

由于電網(wǎng)的線損主要是由變壓器損耗與電力線路損耗所組成，所以電網(wǎng)改造的節(jié)電降耗，也就是對(duì)電網(wǎng)中的所有變壓器和電力線路進(jìn)行擇優(yōu)選擇和優(yōu)化組合，組建成“安全經(jīng)濟(jì)型電網(wǎng)”。

因此，應(yīng)重點(diǎn)從以下幾方面考慮：

（1）調(diào)整不合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

合理設(shè)計(jì)、改善電網(wǎng)的布局和結(jié)構(gòu);避免或減少城農(nóng)網(wǎng)線路的交錯(cuò)、重疊和迂回供電，減少供電半徑太大的現(xiàn)象。

（2）采用子母變壓器，合理選用變壓器容量，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象。

城農(nóng)網(wǎng)改造應(yīng)注意合理分配變壓器臺(tái)數(shù)與容載比，一般負(fù)荷在65%～75%時(shí)效益最高，30%以下算“大馬拉小車”?？筛鶕?jù)負(fù)載波動(dòng)及對(duì)季節(jié)性波動(dòng)的負(fù)載，選擇二臺(tái)容量不等變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即子母變壓器，以滿足不季節(jié)不同時(shí)間農(nóng)網(wǎng)對(duì)電量的需求。

（3）配變的安裝地點(diǎn)應(yīng)合理、經(jīng)濟(jì)

針對(duì)配變單端供電情況，應(yīng)適當(dāng)將配變安裝在負(fù)荷中心處，這樣可使低壓線路由一路輸出變?yōu)閹茁份敵?，從而提高電壓質(zhì)量，降低了低壓線損。

（4）農(nóng)網(wǎng)應(yīng)積極應(yīng)用節(jié)能裝備

農(nóng)網(wǎng)配變多為生活、動(dòng)力及農(nóng)排混合供電，因而存在有峰谷負(fù)荷相關(guān)懸殊，低谷用時(shí)間內(nèi)配變二次電壓升高以及配變的實(shí)際電能轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，而如果安裝使用了配變節(jié)能自動(dòng)相數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān)，就可以解決上述問(wèn)題，從而有效地降低了變壓器、線路的空載、輕載損耗。

（5）優(yōu)化合理選擇電力線路導(dǎo)線截面

按經(jīng)濟(jì)電流密度優(yōu)化合理選擇電力線路導(dǎo)線截面，導(dǎo)線選擇應(yīng)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，這樣既可以降低線路損耗又可以減少重復(fù)投資。

（6）簡(jiǎn)化電網(wǎng)的電壓等級(jí)，降低網(wǎng)絡(luò)損耗電壓如能簡(jiǎn)化一級(jí)，這樣可減少一級(jí)設(shè)備，減少運(yùn)行管理和檢修工作，減少線損。城市負(fù)荷中心應(yīng)盡量用高壓引入，可以縮短配電線路的供電距離;如具備經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件應(yīng)對(duì)線路升壓改造，根據(jù)線路輸送容量和輸送距離，以及發(fā)展要求合理選擇升壓方案，而且升壓投資回收率較快，因此適當(dāng)考慮升壓供電是可行的。

（7）選用節(jié)能型變壓器，淘汰高能耗變壓器

S9系列變壓器為目前我國(guó)10kV和35kV的電力變壓器低損耗產(chǎn)品，對(duì)還在使用中的高能耗變壓器應(yīng)利用改造，合理規(guī)劃，予以淘汰或更新改造。在電網(wǎng)改造設(shè)計(jì)中對(duì)新型變壓器的容量選擇，不僅應(yīng)考慮到變壓器容量利用率，同時(shí)更應(yīng)考慮到變壓器的運(yùn)行效率。使變壓器運(yùn)行中的有功損耗和無(wú)功消耗最低。

5、合理安排變壓器的運(yùn)行方式，保證變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行應(yīng)在確保變壓器安全運(yùn)行和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，通過(guò)擇優(yōu)選取變壓器最佳運(yùn)行方式、負(fù)載調(diào)整的優(yōu)化、變壓器運(yùn)行位置最佳組合以及改善變壓器運(yùn)行條件等技術(shù)措施，從而最大限度地降低變壓器的電能損失和提高其電源側(cè)的功率因數(shù)，所以變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)質(zhì)就是變壓器節(jié)電運(yùn)行。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電技術(shù)是把變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的優(yōu)化理論及定量化的計(jì)算方法與變壓器各種實(shí)際運(yùn)行工況密切結(jié)合的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，該項(xiàng)節(jié)電技術(shù)不用投資，在某些情況下還能節(jié)約投資（節(jié)約電容器投資和減少變壓器投資）。所以，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電技術(shù)屬于知識(shí)經(jīng)濟(jì)范疇，是向智力挖潛、向管理挖潛實(shí)施內(nèi)涵節(jié)電的一種科學(xué)方法。

（1）合理計(jì)算變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)，使變壓器處于最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。

變壓器并非在額定時(shí)最經(jīng)濟(jì)，當(dāng)負(fù)荷的銅損和鐵損相等時(shí)才最經(jīng)濟(jì)，即效率最高。兩臺(tái)以上主變壓器的變電所應(yīng)繪出主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線，確定其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域，負(fù)荷小于臨界負(fù)荷時(shí)，一臺(tái)運(yùn)行。負(fù)荷大于臨界負(fù)荷時(shí)兩臺(tái)運(yùn)行。

（2）平衡變壓器三相負(fù)荷，降低變壓器損耗。

變壓器不平衡度越大，損耗也越大，因此，一般要求電力變壓器低壓電流的不平衡度不得超過(guò)10%，低壓干線及主變支線始端的電流不平衡度不得超過(guò)20%。

（3）合理調(diào)配變壓器的并列與分列的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

按備用變、負(fù)載變化規(guī)律、臺(tái)數(shù)組合等因素，優(yōu)先考慮技術(shù)特性優(yōu)及并、分列經(jīng)濟(jì)的變壓器運(yùn)行方式。

（4）變壓器運(yùn)行電壓分接頭優(yōu)化選擇。

在滿足變壓器負(fù)載側(cè)電壓需要的前提下，用定量計(jì)算方法，按電源側(cè)電壓的高低和按工況負(fù)載的大小，對(duì)變壓器運(yùn)行電壓分接頭進(jìn)行優(yōu)化選擇，從而降低變壓器損耗，提高其運(yùn)行效率。

（5）合理考慮變壓器的特殊經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，降低損耗。

變壓器由于使用范圍較廣，根據(jù)不同的運(yùn)行方式與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，需要考慮一些特殊的運(yùn)行方式，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如三繞組與雙繞組并列、兩側(cè)并列與另一側(cè)分列及負(fù)載有備用電源等等不同的組合運(yùn)行方式，達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（6）根據(jù)不同用戶，采用一些特種變壓器。

由于供電系統(tǒng)的用戶范圍廣大，對(duì)一些特殊用戶要考慮特殊的供電方式才能使投入的變壓器達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。如單相變、電爐變、調(diào)壓變、專用變等，以滿足專一用戶而不影響其他用戶的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

6、合理調(diào)節(jié)配網(wǎng)運(yùn)方使其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要是確定機(jī)組的最佳組合和經(jīng)濟(jì)地分配負(fù)荷。電網(wǎng)要考慮的是全系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，是在保證區(qū)域電網(wǎng)（110kV以上）和地區(qū)電網(wǎng)（110kV以下的城區(qū)網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)）的安全運(yùn)行和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用電網(wǎng)中現(xiàn)有輸（配）變電設(shè)備，在系統(tǒng)有功負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的前提下，做到配電網(wǎng)及其設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是降低線損的有效措施。

（1）合理調(diào)整配電線路的聯(lián)絡(luò)方式

配電線路應(yīng)該采取最佳運(yùn)行方式使其損耗達(dá)到最小，如通過(guò)互為備用線路、手接手線路、環(huán)網(wǎng)線路、并聯(lián)線路、雙回線路等是可以達(dá)到的。

（2）按經(jīng)濟(jì)功率的分布選擇網(wǎng)絡(luò)的斷開點(diǎn)

環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，按經(jīng)濟(jì)功率的分布選擇網(wǎng)絡(luò)的斷開點(diǎn)。

對(duì)于環(huán)形的供電網(wǎng)絡(luò)，正常需要運(yùn)行斷開，應(yīng)根據(jù)兩側(cè)壓降基本相等的原則，找到一個(gè)經(jīng)濟(jì)功率的斷開點(diǎn)，使線路的電能損耗最小。

（3）推廣帶電作業(yè)，減少線路停電時(shí)間

對(duì)雙回線路供電的網(wǎng)絡(luò)，雙回線路并列是最經(jīng)濟(jì)的，如因檢修工作，其中一條線路停電，則由于負(fù)荷電流全部通過(guò)另一條運(yùn)行的線路，會(huì)使線損大增加，因此要盡量利用帶電作業(yè)，減少雙回線的停電次數(shù)與時(shí)間。

7、合理配置電網(wǎng)的補(bǔ)償裝置

（1）增裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)

對(duì)農(nóng)網(wǎng)線路，合理增設(shè)電容器，增強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，根據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)情況，運(yùn)用集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合的方法，變電所可通過(guò)高壓柜靈活控制功率因數(shù)的變化。

（2）無(wú)功功率的合理分布。

在有功功率合理分配的同時(shí)，應(yīng)做到無(wú)功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無(wú)功遠(yuǎn)距離輸送。對(duì)各種方式進(jìn)行線損計(jì)算制定合理的補(bǔ)償方式;

（3）合理考慮并聯(lián)補(bǔ)償電容器的運(yùn)行

過(guò)去主要考慮投入電容器能減少變壓器和線路損耗，而忽視了電容器的投入會(huì)增加電容器的介質(zhì)損耗。所以應(yīng)以總損耗最小為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算投切電容器的臨界點(diǎn)負(fù)載和多組電容器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。

8、做到經(jīng)濟(jì)調(diào)度，有效降低網(wǎng)損

電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是以電網(wǎng)安全運(yùn)行調(diào)度為基礎(chǔ)，以降低電網(wǎng)線損為目標(biāo)的調(diào)度方式。電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是屬于知識(shí)密集和技術(shù)密集型領(lǐng)域，是按電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的科學(xué)理論，實(shí)施全面電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的調(diào)度方式。

（1）合理制定電網(wǎng)的運(yùn)行方式。

合理調(diào)整電網(wǎng)年度、季度運(yùn)行方式，把各種變電設(shè)備和線路有機(jī)地組合起來(lái)充分挖掘設(shè)備的潛力，減少網(wǎng)絡(luò)損耗，提高供電的可靠性。

（2）根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際潮流變化及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式。

做好電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際潮流變化，及時(shí)合理地調(diào)整運(yùn)行方式，做好無(wú)功平衡，改善電壓質(zhì)量，組織定期的負(fù)荷實(shí)測(cè)和理論計(jì)算，使電網(wǎng)線損與運(yùn)行方式密切結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的最大經(jīng)濟(jì)效益。尤其在農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行中，應(yīng)合理調(diào)度電力負(fù)荷，強(qiáng)化用電負(fù)荷管理，從而達(dá)到配電網(wǎng)絡(luò)的降損節(jié)能。另外，合理調(diào)整負(fù)荷，提高負(fù)荷率及調(diào)整三相不平衡電流。在相同的總用電量條件下，負(fù)荷率越高，峰谷差越小，則線損越小，因此合理調(diào)整負(fù)荷，提高負(fù)荷率、削峰填谷、適時(shí)分、并列及轉(zhuǎn)移負(fù)荷有利于降低線損。由于線路負(fù)載三相平衡度大，則不僅增加相線和中線上的損耗，同時(shí)危及配變的安全運(yùn)行。必須及時(shí)進(jìn)行設(shè)整。