朱慶海 劉雙榮 李志鵬 王飛
(中原油田供電管理處,河南 濮陽 457001)
配網(wǎng)線損產(chǎn)生原因主要有:阻抗、電流、電壓、功率因數(shù)等。阻抗:當(dāng)負(fù)荷電流一定時,電能損耗與阻抗成正比,阻抗越大損耗就越大,反之越小。電流:負(fù)荷電流增大則線損增大,負(fù)荷電流減小則線損降低。電壓:供電電壓高,線損中可變損耗減少,但不變損耗卻隨著電壓升高而增加。總線損由鐵損所占比重而定,當(dāng)鐵損所占比重小于50%時,提高供電電壓,可變損耗減少、總線損下降。功率因數(shù):功率因數(shù)提高,線損中可變損耗將減少,反之功率因數(shù)降低后可變損耗將大幅增加。
1 配電網(wǎng)的損耗分析
配電網(wǎng)的損耗可分為可變損耗和固定損耗兩部分??勺儞p耗是指配電線路導(dǎo)線和變壓器繞組中的電能損失,也稱負(fù)載損失;固定損耗是指與運行電壓有關(guān)的變壓器損失和電容、電纜的絕緣介質(zhì)損失,電能表電壓線圈損耗,互感器鐵心損耗等,也稱空載損失。
配電網(wǎng)的可變損耗功率為:
式中:P-配電網(wǎng)運行有功功率
Rdz=Rdl+Rdb-配電網(wǎng)線路與配變等值電阻之和
U-配電網(wǎng)運行電壓
配電網(wǎng)的固定損耗(鐵損)功率為:
式中:Ue-額定運行電壓
ΣΔP0-配電網(wǎng)額定鐵損之和
由以上公式可知:通過改變電壓、電流、提高功率因數(shù)、降低阻抗,以降低銅損、鐵損,達到降損節(jié)能的目的。
配電網(wǎng)的損失率為:
配電網(wǎng)的損失率越低,同樣負(fù)荷損失越少,由式(3)可知,配電網(wǎng)的損失率是負(fù)荷P和電網(wǎng)運行電壓U的函數(shù)。
2 配電網(wǎng)的經(jīng)濟輸送功率
相對于某一固定電壓U值,式(3)對負(fù)荷P求一階偏導(dǎo),并令其等于零得經(jīng)濟輸送功率:
對于某一個電壓U,負(fù)荷有功功率P等于式(4)的Pj的值時,電網(wǎng)運行最經(jīng)濟,P大于或小于Pj時,配電網(wǎng)的損失率都將增大。
3 配電網(wǎng)的損失率與運行電壓的關(guān)系。
在式(4)中設(shè)U=Ue,可以求得運行電壓為額定電壓時配電網(wǎng)的經(jīng)濟輸送功率,簡稱額定經(jīng)濟輸送功率:
配電網(wǎng)以額定經(jīng)濟輸送功率運行時,可變損耗等于固定損耗,可變損耗與固定損耗在配電網(wǎng)損耗中所占比例相同,電網(wǎng)以額定電壓輸送損失最小。由式(1)及式(2)可知,電網(wǎng)的可變損耗與運行電壓的平方成反比,而固定損耗與運行電壓的平方成正比。電網(wǎng)負(fù)荷高于額定經(jīng)濟輸送功率時,可變損耗占主導(dǎo)地位,適當(dāng)提高運行電壓可使網(wǎng)損下降,負(fù)荷越高,提高運行電壓節(jié)電效果越大;電網(wǎng)負(fù)荷低于額定經(jīng)濟輸送功率時,固定損耗占主導(dǎo)地位,適當(dāng)降低運行電壓可使網(wǎng)損下降。
為降低電網(wǎng)損耗,我們可采取如下技術(shù)措施來達到節(jié)能降損的目標(biāo):
1 強調(diào)電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度和監(jiān)控,注意監(jiān)視潮流變化,及時調(diào)整用戶負(fù)荷,對電網(wǎng)經(jīng)濟運行定性、定量分析,合理安排電網(wǎng)運行方式,確保電網(wǎng)始終處在經(jīng)濟運行狀態(tài)。
2 確定負(fù)荷中心最佳位置,避免或減少超供電半徑供電??偛侩娋W(wǎng)線路供電半徑一般保證:0.4kV線路小于0.5千米,6kV線路小于10千米。并按照經(jīng)濟電流密度,合理選擇導(dǎo)線截面。
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3 加快淘汰高耗能變壓器步伐,積極使用節(jié)能型變壓器。目前油田變電所普遍使用S7、S9系列高耗能變壓器,如使用同容量的S11型節(jié)能型變壓器空載損耗同比S7低30%~35%、同比S9低25%~30%,應(yīng)根據(jù)實際情況有計劃的推廣使用。
4 按經(jīng)濟運行條件,合理選擇變壓器容量。當(dāng)變壓器負(fù)載損耗Pk等于空載損耗Po時,功率損耗最小、效率最高。對于容量1000kVA以下配電變壓器,負(fù)載系數(shù)在40%~60%范圍內(nèi)運行時最經(jīng)濟。要合理選擇主變?nèi)萘?,防止大馬拉小車,減少空載損耗。
5 調(diào)整電網(wǎng)運行電壓。電壓過高、過低,電能損失都將增大,必須使電壓與輸送經(jīng)濟功率相適應(yīng)。當(dāng)負(fù)荷不變時,電壓每提高1%,負(fù)載損耗減少2%。在運行電壓接近額定電壓、變壓器分接頭位置不變時電壓每提高1%,空載損耗將增加2%。在負(fù)荷較低的春、秋季節(jié),各配電變壓器在實際工作電流小于1/2額定電流時,采取降低電壓運行。在夏季負(fù)荷高峰期提高電壓、降低變損。
6 合理進行無功補償,提高負(fù)荷功率因數(shù)。實行無功就地平衡補償,最大限度減少無功流動,減少損耗。對采油廠、煉油廠等負(fù)荷相對穩(wěn)定的工業(yè)線路,采用集中補償,對負(fù)荷波動較大的生活線路采用隨時間變化的無功自動投切補償裝置。
7 平衡三相負(fù)荷,減少中性線上的不平衡電流。各配電變壓器應(yīng)保證出口處三相電流不平衡度不大于10%,干線及分支線首端不平衡度不大于20%,中性線電流不超過額定電流25%。三相負(fù)荷電流不平衡時會相間產(chǎn)生不平衡電流,并在中性線上引起損耗。如負(fù)荷平衡,電流向量差I(lǐng)A+IB+IC=0,中性線上無電流通過,相當(dāng)于負(fù)荷一端接在中性點,線路阻抗減少一半,線損也降低一半。
另外可大力鼓勵職工創(chuàng)新創(chuàng)效,并且將可行性的降損技術(shù)推廣到實際運用當(dāng)中。
⑴湯丹箐.配電網(wǎng)節(jié)能降耗的研究[J].能源工程,2009(3).
⑵陳剛,靳攀峰.淺析配電網(wǎng)節(jié)能降耗技術(shù)措施[J].機電信息,2012(3).