劉偉娜 梁景峰 謝云芳

農(nóng)村電網(wǎng)降損節(jié)能措施研究

劉偉娜 梁景峰 謝云芳

農(nóng)村電網(wǎng)改造中，降損節(jié)能改造是重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文在分析農(nóng)村電網(wǎng)線損類別和產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出了農(nóng)村電網(wǎng)加強(qiáng)用電營業(yè)管理和電能計(jì)量管理的降損管理措施以及合理確定電網(wǎng)電壓運(yùn)行水平，組織變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)冉祿p的技術(shù)措施。

2010年，國家啟動(dòng)新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級(jí)工程，農(nóng)村電網(wǎng)的供電能力和質(zhì)量進(jìn)一步提高，改善了農(nóng)村供電條件，促進(jìn)了電力市場的發(fā)展。在農(nóng)網(wǎng)改造中，降損節(jié)能是改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，我國農(nóng)村電網(wǎng)的降損節(jié)能技術(shù)水平較低，線路較長、負(fù)荷波動(dòng)大、電能質(zhì)量較差等特點(diǎn)，提高降損技術(shù)的水平是十分重要的。

農(nóng)村電網(wǎng)線損特點(diǎn)

農(nóng)村電網(wǎng)線損按產(chǎn)生原因分為電阻損耗，勵(lì)磁損耗和不明損失；按與電網(wǎng)中負(fù)荷電流的關(guān)系分為可變損耗和固定損耗；按產(chǎn)生在電網(wǎng)元件的部位分為線路導(dǎo)線線損、變壓器銅損、變壓器鐵損、電容器介質(zhì)損和計(jì)量表計(jì)中的損失等。此外，電業(yè)管理根據(jù)工作需要還分為實(shí)際線損、管理線損、理論線損、考核線損和規(guī)劃線損等。

農(nóng)村電網(wǎng)分布范圍廣，線路較長，變壓器空載損耗和銅損較大；排灌、季節(jié)性旅游等負(fù)荷波動(dòng)大，使配電線路、變壓器的設(shè)備利用率偏低，電壓波動(dòng)增大，網(wǎng)絡(luò)損耗大；三相負(fù)載的不平衡度偏大，使銅損升高，產(chǎn)生和增大零線損耗。

農(nóng)村電網(wǎng)降損管理措施

圖1　農(nóng)村電網(wǎng)電能損耗分類

加強(qiáng)用電營業(yè)管理

電能生產(chǎn)和銷售的特殊性決定了電力企業(yè)的營業(yè)管理既是電能的銷售環(huán)節(jié)，也是供電部門與社會(huì)聯(lián)系的窗口，供用電雙方以電力網(wǎng)絡(luò)為流通渠道，在技術(shù)領(lǐng)域上緊密配合，共同保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力商品的銷售與購買。營業(yè)管理工作的主要任務(wù)是業(yè)務(wù)擴(kuò)充、電費(fèi)管理和日常營業(yè)處理。

業(yè)務(wù)擴(kuò)充任務(wù)針對(duì)新用戶申請(qǐng)需要防止盲目建設(shè)、重復(fù)建設(shè)造成不合理用電；審查用電性質(zhì)、用電容量及負(fù)荷計(jì)算是否正確；審查是否采用單耗小、效率高的用電設(shè)備、申請(qǐng)變壓器容量是否合理、無功補(bǔ)償方式。批準(zhǔn)用戶變壓器容量后，設(shè)計(jì)合理供電方案，包括電壓等級(jí)、供電回路數(shù)、新建變電所或從現(xiàn)有變電所出線、采用架空線或電纜供電等。

對(duì)申請(qǐng)?jiān)鋈萦脩魬?yīng)了解增容原因、原供電容量使用情況，用電設(shè)備是否存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，是否繼續(xù)使用國家已指令淘汰的用電設(shè)備，是否繼續(xù)生產(chǎn)高能耗產(chǎn)品。審查用戶提出的負(fù)荷計(jì)算資料，電能使用是否合理。

對(duì)申請(qǐng)雙電源用戶應(yīng)考查申請(qǐng)?jiān)颍瑸橛脩籼峁└?jīng)濟(jì)合理的供電方案。

加強(qiáng)電能計(jì)量管理

電能計(jì)量裝置是電力企業(yè)進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算和經(jīng)濟(jì)核算必不可少的工具，包括電能表、計(jì)量用電壓、電流互感器及二次回路，計(jì)量精確度與電能表、互感器自身誤差和之間的二次回路壓降有關(guān)。電能計(jì)量裝置管理的目的是保證電能計(jì)量量值的準(zhǔn)確、統(tǒng)一；裝置安全可靠的運(yùn)行。管理內(nèi)容以發(fā)供電企業(yè)管理為基礎(chǔ)，進(jìn)行分類、分工、配合、統(tǒng)一歸口管理，包括計(jì)量方案的確定、計(jì)量器具的選用、訂貨驗(yàn)收、檢定、檢修、保管、安裝竣工驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)、現(xiàn)場檢驗(yàn)、周期定檢、抽檢、故障處理、報(bào)廢的全過程管理，電能計(jì)量有關(guān)的電壓失壓計(jì)時(shí)器、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、遠(yuǎn)方集中抄表系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容的管理。

農(nóng)村電網(wǎng)降損技術(shù)措施

電網(wǎng)升壓改造和合理調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行電壓

合理選擇電網(wǎng)電壓可以有效降低變壓器和輸電線路上的損耗，電壓升壓改造是指用電負(fù)荷增加導(dǎo)致線路輸送容量不足或能耗過大時(shí)，采取技術(shù)措施簡化電壓等級(jí)。按照逆調(diào)壓方式調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；根據(jù)實(shí)際負(fù)荷變化情況合理選擇變壓器分接頭；在母線上投入或切除同步調(diào)相機(jī)及電容器等方式調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行電壓，保證電壓質(zhì)量的前提下進(jìn)行適度調(diào)整，達(dá)到降損的效果。

組織變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

配電變壓器的主要特點(diǎn)是容量較小，所帶負(fù)荷波動(dòng)大，長期處于輕載或空載運(yùn)行狀態(tài)，有功功率損耗較大，占農(nóng)村配電網(wǎng)損的60％～70％。通過淘汰高損耗配電變壓器；停用空載配電變壓器；合理選擇配電變壓器的容量等措施可以有效降低網(wǎng)絡(luò)損耗。

更換導(dǎo)線截面

線路的導(dǎo)線損耗由導(dǎo)線電阻決定，電阻的大小與電阻率成正比，與導(dǎo)線半徑成正比，導(dǎo)線材料的電阻率一般是確定的，適當(dāng)增加導(dǎo)線截面積可以降低導(dǎo)線電阻值。在輸送相同負(fù)荷情況下，線路更換為粗導(dǎo)線，可以達(dá)到降低損耗的目的。

無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)、變壓器和電力線路都會(huì)吸收無功功率，使線路電壓損耗和有功網(wǎng)損增加，對(duì)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生嚴(yán)重影響。無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可以提高系統(tǒng)和負(fù)荷的功率因數(shù)，減少有功功率損耗。結(jié)合本地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行具體情況進(jìn)行無功補(bǔ)償規(guī)劃是非常重要的。

無功功率補(bǔ)償?shù)闹饕绞?/p>

⒈集中補(bǔ)償

通過在地區(qū)變電所或高壓供電用戶降壓變電所母線上裝設(shè)高壓電容器組；在電力用戶總配電室低壓母線上裝設(shè)電容器組，實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率的集中補(bǔ)償。易于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)投切和維護(hù)，使用率較高，減少系統(tǒng)中無功功率流動(dòng)。并聯(lián)電容器可采用星形或雙星形接線方式，但當(dāng)有一臺(tái)電容器退出后，三相不平衡，可能會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)偏移。在三角形接線方式中，任意一臺(tái)電容器若被貫穿性擊穿，都會(huì)引起相間短路。

⒉分散補(bǔ)償

裝設(shè)于線路上、配電變壓器的低壓側(cè)。減少了中壓配電網(wǎng)中的無功損耗，線路末端電壓增大，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切，輕負(fù)荷時(shí)電壓偏高，設(shè)備安裝和維護(hù)不便。

⒊隨機(jī)補(bǔ)償

低壓電容組與負(fù)荷比較穩(wěn)定的中小型電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，和電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。此方式只需在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)才投入，無需頻繁調(diào)整無功補(bǔ)償?shù)拇笮?，投資少，占地少，安裝簡便。為了避免電動(dòng)機(jī)退出運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)過電壓，無功補(bǔ)償容量通常不應(yīng)高于空載無功負(fù)荷。

(3) 地震條件下廊道的應(yīng)力狀況仍由靜力工況控制，可借鑒深厚覆蓋層地基上的馬尼克3號(hào)壩經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置向上游拱起的廊道的軸線型式，使上游面預(yù)拉，下游面預(yù)壓，從而降低橫河向拉應(yīng)力；由于兩岸基巖面處約束較強(qiáng)，可將該部位廊道用鋼板進(jìn)行包裹。廊道與岸坡平硐接縫，建議采用伸縮節(jié)為雙“U”形結(jié)構(gòu)的止水并預(yù)留二期混凝土。

⒋隨器補(bǔ)償

農(nóng)網(wǎng)配電變壓器帶最小負(fù)荷運(yùn)行時(shí)與變壓器空載運(yùn)行時(shí)狀態(tài)接近，無功損耗較大。可以在配電變壓器的二次側(cè)通過低壓保險(xiǎn)連接低壓電容器，補(bǔ)償空載無功損耗。接線簡單，維護(hù)管理方便，有效補(bǔ)償配變的空載無功。

確定無功補(bǔ)償容量的方式

1） 依據(jù)功率因數(shù)選擇

為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行功率因數(shù)，無功補(bǔ)償容量可以利用下面公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：φ1和φ2——補(bǔ)償前后功率因數(shù)角；

若將功率因數(shù)提高到大于cosφ2，小于時(shí)cosφ3，補(bǔ)償容量應(yīng)滿足不等式：

2） 依據(jù)降低線路損耗的要求選擇

在電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)確定的情況下，線路有功功率損耗與電流的平方成正比。提高系統(tǒng)功率因數(shù)能夠使線損減小，補(bǔ)償后線損降低的百分?jǐn)?shù)為：

式中：?P1為補(bǔ)償前線路損耗，?P2為補(bǔ)償后線路損耗，根據(jù)?P 確定φ2，進(jìn)而確定Qc，計(jì)算式為：

P仍選擇最大負(fù)荷日平均有功功率。

3） 依據(jù)運(yùn)行電壓的要求選擇

在線路末端，尤其是細(xì)導(dǎo)線，重負(fù)荷時(shí)，末端電壓較低。無功補(bǔ)償后，可以提高電壓，依據(jù)電壓質(zhì)量要求可以確定三相需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率為：

式中：U1和U2——補(bǔ)償后母線電壓和補(bǔ)償前母線電壓。

4） 依據(jù)無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量選擇

無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量是在電網(wǎng)運(yùn)行中無功功率補(bǔ)償設(shè)備每增加一千乏的出力可減少的網(wǎng)損平均值，用Cb表示，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量和擬選擇的無功補(bǔ)償容量QC滿足表達(dá)式：

式中：Q ——補(bǔ)償前的無功功率，QC——無功補(bǔ)償裝置的容量，U ——運(yùn)行電壓，R——串接元件的電阻。

可利用式?(?A)=QC[Cb-tanδ]t 對(duì)無功補(bǔ)償后的降損節(jié)電量進(jìn)行計(jì)算，式中tanδ為補(bǔ)償電容器的介質(zhì)損耗，t 為無功補(bǔ)償設(shè)備的投運(yùn)時(shí)間。

小結(jié)

針對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)電能損耗的性質(zhì)和產(chǎn)生原因，加強(qiáng)用電營業(yè)和電能計(jì)量管理的措施是非常必要的，從技術(shù)角度，可以通過組織變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，增加無功補(bǔ)償裝置，合理選擇電網(wǎng)電壓等措施可以有效降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.007