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(guò)對(duì)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(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和分析,并針對(duì)這些問(wèn)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(duì)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(píng)價(jià)

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)電網(wǎng)設(shè)備利用效率的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)并無(wú)成熟的體系。按照近期國(guó)內(nèi)比較通行的做法,主要提出了兩個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)電網(wǎng)設(shè)備利用效率的方法,即電網(wǎng)設(shè)備年最大負(fù)載率和電網(wǎng)設(shè)備年等效平均負(fù)載率,研究對(duì)象主要是變壓器和線(xiàn)路。

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

變壓器年最大負(fù)載率 (%)=

變壓器設(shè)備年等效平均負(fù)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(fù)荷占這一變壓器額定承載負(fù)荷的比重,反映的是變壓器設(shè)備的利用效率,其計(jì)算公式如下：

變壓器年等效平均負(fù)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(shí),變壓器設(shè)備年最大負(fù)載率和年等效平均負(fù)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(fù)載率,通過(guò)年最大負(fù)載率可以對(duì)變壓器設(shè)備是否滿(mǎn)足供電需求以及在最大負(fù)荷情況下的設(shè)備利用情況進(jìn)行分析,但是一個(gè)地區(qū)的負(fù)荷并不總是處于最大值,很多時(shí)候變壓器的最大負(fù)荷時(shí)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(shí)期內(nèi)變壓器設(shè)備利用情況如何,這就需要通過(guò)年等效平均負(fù)載率來(lái)進(jìn)行判斷。所以,通過(guò)變壓器設(shè)備年最大負(fù)載率和年等效平均負(fù)載率這兩個(gè)指標(biāo),我們可以對(duì)變壓器設(shè)備的利用效率進(jìn)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(yàn),變壓器年最大負(fù)載率在30～70%,變壓器年等效平均負(fù)載率在20～40%之間為合理范圍,超過(guò)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(jí)變電站主變負(fù)載率分布統(tǒng)計(jì)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(jí)變電站主變負(fù)載率分布情況見(jiàn)表1。

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

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

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

由圖1、2分析可知,220 kV變電站主變年最大負(fù)載率和主變年等效平均負(fù)載率變化趨勢(shì)基本相同,2009～2012年間總體上來(lái)看重、輕載變電站占比在增大和減小之間往復(fù)波動(dòng),合理負(fù)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(shì)往復(fù)變動(dòng)。重、輕載變電站占比在2011～2012年有增大的趨勢(shì);合理負(fù)載范圍變電站占比在2011～2012年有減小的趨勢(shì)。由此可以推斷,隨著云南省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,負(fù)荷日益增大,重載變電站日益增多,為了滿(mǎn)足負(fù)荷發(fā)展需要,每年都會(huì)新建、增容、擴(kuò)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(fù)荷發(fā)展輕載變電站占比同樣減小導(dǎo)致了合理負(fù)載范圍的變電站占比逐漸增大。隨著合理負(fù)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(fù)荷發(fā)展并沒(méi)有停止,故負(fù)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(shí)由于云南省存在經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、受電價(jià)影響部分企業(yè)枯期不生產(chǎn)、部分新建大用戶(hù)項(xiàng)目未落實(shí)等因素造成了2012年輕載變電站占比有所增大的結(jié)果。對(duì)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(shuō)明云南省負(fù)荷波動(dòng)較大,負(fù)荷最大值出現(xiàn)后并不能維持在一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的狀態(tài),由此負(fù)荷特性可以推知,季節(jié)性波動(dòng)負(fù)荷將造成負(fù)荷最大值的出現(xiàn),但是由于負(fù)荷最大值不能長(zhǎng)期穩(wěn)定出現(xiàn),故將在負(fù)荷高值時(shí)占用變壓器容量,在負(fù)荷低值時(shí)將導(dǎo)致設(shè)備利用效率下降。

由于主變年等效平均負(fù)載率更能體現(xiàn)設(shè)備利用效率的情況,故重點(diǎn)分析圖2可知,220 kV變電站主變年等效平均負(fù)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(fù)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(shì),說(shuō)明云南省輕載變電站的治理是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)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(wèn)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(lái),既可以更好的解決一些地方變壓器重載的問(wèn)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(fèi),提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等都需要先期進(jìn)行電力設(shè)施的建設(shè)。由于電力建設(shè)具備一定的時(shí)間周期,故電網(wǎng)規(guī)劃必須具備一定的超前性,超前于負(fù)荷的建設(shè)導(dǎo)致了所規(guī)劃的變壓器必然會(huì)在負(fù)荷完全投產(chǎn)前的一定時(shí)期內(nèi)處于輕載狀態(tài)。同時(shí),在電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中常常會(huì)遇到由于國(guó)家政策、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)等外部因素變化的影響,一些已經(jīng)較為確定的負(fù)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(jī)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(shí)由于水電出力過(guò)小而下網(wǎng)壓力較大,但在豐期來(lái)水較多時(shí)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(mǎn)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(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高,很多地區(qū)為了滿(mǎn)足變壓器n-1時(shí)的可靠性要求對(duì)本來(lái)負(fù)荷較輕的變壓器進(jìn)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(yuǎn)地區(qū)相對(duì)較落后,地廣人稀,負(fù)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(wú)法通過(guò)380 V線(xiàn)路直接對(duì)其進(jìn)行供電,要滿(mǎn)足對(duì)這些地區(qū)的供電需要就必須新增10 kV及以上線(xiàn)路及變壓器布點(diǎn),造成了變壓器輕載的現(xiàn)象。

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

7)基礎(chǔ)資料不齊備或者存在偏差,會(huì)對(duì)規(guī)劃帶來(lái)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(duì)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(guò)更加精細(xì)化的規(guī)劃,采用電網(wǎng)互聯(lián)、負(fù)荷轉(zhuǎn)供、引導(dǎo)用戶(hù)布點(diǎn)等方式將重載變壓器的負(fù)荷逐漸轉(zhuǎn)移至輕載變壓器,促使更多變壓器運(yùn)行于損耗較小的合理負(fù)載區(qū)間內(nèi)。

2)將減小輕載變壓器占比作為一個(gè)常態(tài)化、規(guī)范化的工作來(lái)開(kāi)展。提出細(xì)致、合理的考核指標(biāo)。

3)研究國(guó)家政策和經(jīng)濟(jì)形勢(shì),更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)負(fù)荷增長(zhǎng),更加及時(shí)的根據(jù)負(fù)荷變化改變電網(wǎng)規(guī)劃。

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

5)通過(guò)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(yàn)以保證基礎(chǔ)資料的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)企業(yè)對(duì)供電能力以及設(shè)備利用效率的重視程度越來(lái)越高,如何在減小重載變壓器占比的同時(shí)減小輕載變壓器占比以提高設(shè)備利用效率,進(jìn)而使變壓器負(fù)載率盡可能的保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi),是包含電網(wǎng)規(guī)劃在內(nèi)的各個(gè)電力專(zhuān)業(yè)應(yīng)該越來(lái)越重視的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)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(wèn)題,并對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)予以預(yù)測(cè)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(hù)、電氣工程及其自動(dòng)化等工作 (e-mail)km.chenyu@qq.com。