姚元晴
中煤集團(tuán)大屯公司電熱公司 江蘇徐州 221611
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展向來離不開資源的開發(fā)和利用,并且也需要消耗大量的基礎(chǔ)物質(zhì)和能源,其中,電能的應(yīng)用是最突出的,并且也是各類基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支點。電網(wǎng)規(guī)劃和電力設(shè)計都在很大程度上影響甚至決定著電網(wǎng)的管理質(zhì)量和社會效益,能夠保證電力工程的順利進(jìn)行,并且也可以提高能源輸送的合理性與穩(wěn)定性。正因為如此,電網(wǎng)項目的開發(fā)也必須給予這兩部分更加高度的重視,確保自身的系統(tǒng)能夠不斷優(yōu)化,調(diào)整配電管理和輸電管理,同時還要兼顧到變電管理。
從當(dāng)前的實際情況來看,絕大多數(shù)電網(wǎng)在運行的過程中,都是采用著集約化的管理方式。其管理原理主要是基于我國信息技術(shù)的發(fā)展,利用網(wǎng)絡(luò)信息來推動管理工作不斷向著智能化的方向轉(zhuǎn)變,以及向著集約化的方向轉(zhuǎn)變。一般認(rèn)為,通過對完善網(wǎng)絡(luò)信息平臺的建立,能夠進(jìn)一步提高電力調(diào)控運行管理體系的覆蓋面,在自動化程度不斷提高和集約化程度不斷提高的過程中,基于電網(wǎng)安全運行更有效地維護(hù)力度,并也在同時提升了繼電保護(hù)的業(yè)務(wù)規(guī)模,能夠保證電網(wǎng)調(diào)控運行中更好的科學(xué)性與合理性。但是在實施集約化管理的過程中,雖然集約化具有顯著的優(yōu)勢,但也仍存在很多管理上的風(fēng)險,這也對電網(wǎng)調(diào)控的安全運行提出了更高的要求[1]。
伴隨著我國當(dāng)前社會、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,電力企業(yè)在整體效益上也得到了顯著的提高。那么在電網(wǎng)調(diào)度的過程中,就需要制定出相應(yīng)的管理措施,進(jìn)一步推動我國電網(wǎng)辦公的自動化發(fā)展,使其在科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用下,不斷優(yōu)化我國的電力輸送效率和電力輸送質(zhì)量。對此,在大量先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用中,便能促使我國電力系統(tǒng)的不斷完善,進(jìn)一步提升了電氣企業(yè)和用電穩(wěn)定性,也保證了系統(tǒng)的可靠性,減少了不確定的風(fēng)險因素。
在電力調(diào)控運行安全風(fēng)險管理的過程中,管理人員是至關(guān)重要的。而管理人員的工作展開則需要依托于制度的完善,要在制度的規(guī)范下來展開。只是從當(dāng)前電力企業(yè)的實際情況來看,制度的不完善已然成為一種通病,這便使得很多管理工作的展開無法得到有效的約束和支持,更無法切實落實到每一個工作人員身上,進(jìn)而造成了管理過程的混亂。此外,從管理人員自身的角度來看,其綜合素質(zhì)也需要進(jìn)行提升。目前,仍存在一部分管理人員并未認(rèn)識到自身工作的重要性,缺乏一個認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度,進(jìn)而導(dǎo)致了許多人為問題。
電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)對電網(wǎng)安全的影響。電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高低直接影響著建成電網(wǎng)的安全系數(shù)高低。以電力規(guī)劃中的B類供電區(qū)域為例,2019年以前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定110千伏電網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以采用單環(huán)網(wǎng),但2019年新修訂的標(biāo)準(zhǔn)取消了這一規(guī)定,取而代之的是更為堅強(qiáng)安全的雙鏈結(jié)構(gòu);對于規(guī)范要求的供電安全水平,原來對應(yīng)1級供電安全的組負(fù)荷大小為2兆瓦,而新標(biāo)準(zhǔn)減小到了1.5兆瓦,減小后的1級供電安全允許損失負(fù)荷更小,安全標(biāo)準(zhǔn)更高;對于變電站的主變推薦標(biāo)準(zhǔn)容量,舊規(guī)劃導(dǎo)則規(guī)定220千伏主變主要選擇120兆伏安和150兆伏安,110千伏主變主要選擇20兆伏安和31.5兆伏安,而新規(guī)劃導(dǎo)則規(guī)定,220千伏主變主要選180兆伏安,110千伏主變主要選50兆伏安。由此可見,隨著規(guī)劃導(dǎo)則相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷優(yōu)化,電網(wǎng)安全裕度也會隨之增高[2]。
電網(wǎng)規(guī)劃方法對電網(wǎng)安全的影響。電網(wǎng)規(guī)劃作為國家的專項規(guī)劃,前提是要符合國家的發(fā)展規(guī)劃,對于不同的區(qū)域,地方規(guī)劃特別是控制性規(guī)劃詳細(xì)程度不同。區(qū)域內(nèi)如有詳細(xì)的控制性規(guī)劃,就可依據(jù)用地性質(zhì)采用空間負(fù)荷密度法先進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測;如果沒有控規(guī)僅有總規(guī),則需要采用人均用電量法、空間負(fù)荷密度法、回歸系數(shù)法、趨勢外推法、大用戶+自然增長率法、彈性系數(shù)法等方法。通過不同方法預(yù)測出來的遠(yuǎn)景年飽和負(fù)荷會存在精準(zhǔn)性上的差異,而飽和負(fù)荷的大小決定了目標(biāo)網(wǎng)架的各級電網(wǎng)供電容量,電網(wǎng)供電容量又決定了遠(yuǎn)景年的具體電網(wǎng)構(gòu)架,并進(jìn)一步影響目標(biāo)網(wǎng)架的安全裕度。
電網(wǎng)調(diào)控配一體化主要指的是在電網(wǎng)調(diào)度控制中心和運維操作站的結(jié)合中,所形成的更具整體性和更具系統(tǒng)性的管理模式。
(1)從電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心來看,主要的工作內(nèi)容是對主配網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度和指揮、對信息進(jìn)行監(jiān)控和分析,以及開展遠(yuǎn)程操作。過程中,如果電網(wǎng)運行期間,出現(xiàn)了系統(tǒng)的故障問題,便能夠借助于自動化的監(jiān)控系統(tǒng)來對各類信息和資料進(jìn)行接收和分析,并保證第一時間內(nèi)形成有效的解決方案。
(2)從運維操作站來看,其工作內(nèi)容主要表現(xiàn)為針對運行進(jìn)行維護(hù)、針對倒閘進(jìn)行操作,以及針對設(shè)備進(jìn)行巡視。那么通過對以上兩者的融合,便能夠在各自功能的發(fā)揮下,進(jìn)一步提高電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。但是,針對一體化建設(shè),還需要電力企業(yè)明確以下兩點內(nèi)容:①要針對一體化的自動化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化與完善,確保數(shù)據(jù)的正確,以及上報的及時,從而為后續(xù)工作提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支持。②持續(xù)優(yōu)化自動化控制系統(tǒng),并針對變電站端的庫點信息進(jìn)行重新梳理,以此來保證報文發(fā)出的時效性和準(zhǔn)確性[3]。
為進(jìn)一步提高電網(wǎng)安全運行的能力,電力企業(yè)還需要持續(xù)提高班組的核心制度執(zhí)行力,并確保其中各項核心條款能夠落實到實際的工作中。對此,首先是需要電力企業(yè)針對工作人員進(jìn)行培訓(xùn)和教育工作。一方面是強(qiáng)化人員的工作能力和技術(shù)水平,另一方面則是強(qiáng)化人員的制度認(rèn)可度和安全重視度,樹立工作中的責(zé)任心和使命感,減少人為問題的發(fā)生。其次,則是要電力企業(yè)制定出完善的人員考核制度,通過人員的學(xué)習(xí)任務(wù)安排、學(xué)習(xí)目標(biāo)安排開展定期的考核工作,不斷督促人員進(jìn)步。最后,則是要定期開展會議,針對近期工作中遇到的各類問題進(jìn)行反思可總結(jié),加速問題的整改,并同時做好記錄工作,形成經(jīng)驗和方法。
電力設(shè)備的選擇是電網(wǎng)規(guī)劃中較為關(guān)鍵的步驟,除了要確保單個設(shè)備符合規(guī)格性要求外,也要確保設(shè)備之間能夠組成完整的系統(tǒng)。技術(shù)人員要保證設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化,而且應(yīng)當(dāng)確保參數(shù)的合理與準(zhǔn)確,這樣可以有效避免浴盆效應(yīng)的產(chǎn)生。對于那些具有關(guān)聯(lián)性的設(shè)備,應(yīng)當(dāng)保證這些設(shè)備的兼容性和開放性,這樣可以讓系統(tǒng)的運行變得更加靈活。而在選擇變壓器的時候,應(yīng)當(dāng)盡可能以電壓調(diào)節(jié)能力好的類型為優(yōu)先,要控制設(shè)備的能源消耗量。另外,斷路器應(yīng)當(dāng)選擇適用性較好的類型,這樣可以方便檢修人員及時排查故障,降低出現(xiàn)錯誤的概率。也就是說,選擇性能優(yōu)越并且功能完好的設(shè)備,能夠確保電網(wǎng)規(guī)劃工作的有序進(jìn)行。除此之外,單位還應(yīng)當(dāng)選擇并安裝較為精細(xì)的監(jiān)測裝置,這樣可以提高故障判斷的準(zhǔn)確性和及時性,能夠讓系統(tǒng)快速對出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理和解決方便后續(xù)的人員維修和保養(yǎng)。就為功補(bǔ)償來講,單位就應(yīng)當(dāng)裝配電容器補(bǔ)償設(shè)備。而且,電網(wǎng)中還應(yīng)當(dāng)配備相應(yīng)的自動裝置,當(dāng)下較為常用的有備用電源與重合閘,這兩項裝置的主要功能是為了防止大范圍的停電,能夠杜絕電路的大型故障,并對一些問題作出及時的反應(yīng)和處理。
(1)改造避雷線。對于10kV及以下電壓等級可采用架設(shè)避雷線的方法,同時也要根據(jù)電壓情況確定避雷線的保護(hù)角。通過降低避雷線的保護(hù)角能避免雷電的繞擊,尤其是山區(qū)位置,應(yīng)嚴(yán)格遵守小保護(hù)角的原則,以及確保兩根避雷線間的距離要在導(dǎo)線和避雷線間垂直距離的5倍以內(nèi)。山區(qū)線路必須做好對保護(hù)角的控制,以及適當(dāng)增加桿塔高度和避雷支架的寬度,從而避免繞擊率增加。
(2)自動重合閘。在出現(xiàn)雷擊閃絡(luò)后,絕大多數(shù)線路在跳閘后可迅速恢復(fù)之前的絕緣性能,擁有較高的重合閘概率,證明自動重合閘可有效消除雷擊故障問題。而為避免雷擊所導(dǎo)致的工頻電弧燒傷、燒斷導(dǎo)線,需盡量采取快速繼電保護(hù)的方法,防止跳閘時間過長。
(3)安裝線路型氧化鋅避雷器。在輸電線路的桿塔遭受雷擊時,會有一部分電力經(jīng)過避雷線進(jìn)入相鄰桿塔,還有一部分會經(jīng)過塔體進(jìn)入地面。在雷電流超過一定數(shù)值后避雷器也會加入分流的作用中,其中大部分雷電流會從避雷器流入到導(dǎo)線,然后再傳送到相鄰桿塔并流入大地[2],如導(dǎo)線受到雷擊會有大量電流途徑避雷器進(jìn)入地面。避雷器擁有鉗位電作用,在雷電電壓的作用下,避雷器會在絕緣子之前放電,在放電后可恢復(fù)其絕緣性能,避免絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò),從而達(dá)到保護(hù)絕緣子的目的。
變電站也應(yīng)當(dāng)成為電力設(shè)計中的重要任務(wù),如果沒有把握好變電站電力的大小,那么具質(zhì)量也必然會受到嚴(yán)重的波及。在具體規(guī)劃的過程中,單位應(yīng)當(dāng)把經(jīng)濟(jì)性和安全性結(jié)合到一起,要控制好變電站建設(shè)的成本,盡可能降低自身的投資,同時也要以此為基礎(chǔ),提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。例如,在設(shè)計110kv變電站的時候,就要先對區(qū)域的供電需求進(jìn)行分析和計劃,展開一系列的科學(xué)調(diào)查,為后續(xù)的操作奠定堅實的理論基礎(chǔ)。而且還要把變電站投資的成本考慮在內(nèi),要確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定,優(yōu)化變電站設(shè)計的結(jié)構(gòu),可以采用雙繞組變壓器。另外,技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)考慮接線的形式,考慮到電源的安裝,電線回路的數(shù)量和分配區(qū)域等內(nèi)容,就110kV變電站來講,其自身的接線,可以選擇雙電源線路和橋式接線這兩種方法,但要同自身的備用電源有效連接到一起。在其他規(guī)格變電站設(shè)計的時候,技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照操作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,結(jié)合區(qū)域用電實際[4]。
三相負(fù)荷平衡與否將直接影響10kV配電網(wǎng)的運行質(zhì)量及供電安全。從供電安全層面來看,如三相負(fù)荷無法穩(wěn)定保持為平衡狀態(tài)會降低變壓器與線路供電效率,使得中性點電位偏移,有可能出現(xiàn)某相導(dǎo)線燒斷與變壓器單相燒毀等安全事故。而從節(jié)能層面來看,在三相負(fù)荷不平衡情況下將會持續(xù)產(chǎn)生不平衡電壓,進(jìn)而增加中性線電流與電壓偏移量,加大線路損耗。根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示,在10kV配電網(wǎng)處于三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)時,線路損耗率將會提高2-10%左右。為解決這一問題,應(yīng)分析10kV配電網(wǎng)運行負(fù)荷情況,準(zhǔn)確掌握配電規(guī)律,合理采取三相負(fù)荷不平衡治理措施。例如,可選擇在10kV配電網(wǎng)中設(shè)置補(bǔ)償裝置,在配電網(wǎng)運行期間,補(bǔ)償裝置可以有效調(diào)節(jié)負(fù)荷不平衡,穩(wěn)定保持三相負(fù)荷的平衡狀態(tài)。以三相半橋功率調(diào)節(jié)器為例,這類裝置同時具備有功補(bǔ)償及無功補(bǔ)償使用功能,通過SPC有源型換流器發(fā)揮相間轉(zhuǎn)移有功功率以及治理無功功率的作用[5]。
在優(yōu)化與完善電網(wǎng)安全運行能力的過程中,可通過促進(jìn)電網(wǎng)調(diào)控配一體化方向發(fā)展、全面強(qiáng)化人員的安全意識,優(yōu)化安全管理措施以及關(guān)注技術(shù)人員問題,提升技術(shù)人員綜合素質(zhì)等一系列方法來達(dá)到目的。意在從多個角度出發(fā),針對目前電網(wǎng)安全運行能力的實際情況,分析問題成因,找尋解決方法,制定更為有效的優(yōu)化措施,從而不斷提高工作展開的效率和質(zhì)量。