青島市公共空間藝術促進中心 許凱東
目前,在經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的大浪潮下,消費升級、產(chǎn)業(yè)迭代、供給改革等逐漸增強市場對電力的需求,用電規(guī)模持續(xù)擴大、用電結構更加龐大、電力供給與居民日益增長的需求矛盾進一步突出。在我國,低壓配電網(wǎng)質(zhì)量問題頻發(fā),配電網(wǎng)絡的調(diào)整狀態(tài)已經(jīng)不能滿足日益增長的電力使用要求。
低壓配電網(wǎng)主要是調(diào)節(jié)10kV 配網(wǎng)的電壓,但在調(diào)節(jié)380V 配網(wǎng)電壓的方法較少。然而,據(jù)相關調(diào)查,僅調(diào)節(jié)10kV 配網(wǎng)的電壓已經(jīng)難以達到當前社會對于低壓配網(wǎng)電壓質(zhì)量的最新要求。低壓配電網(wǎng)絡中,在用電集中的高潮段,電壓過低情況頻繁出現(xiàn),但在用電低潮時間段,相反會出現(xiàn)高電壓問題,同規(guī)定的電壓質(zhì)量標準存在非常明顯的差別。以部分地區(qū)低壓配網(wǎng)為例,其電壓質(zhì)量合格率只有70%,離正常值相差較遠。
針對低壓配電網(wǎng)三相負載系統(tǒng)來說,在電壓值相同的條件下,其電阻器的電源和三相電壓均存在較大的雷同性,在ABC 三相電壓中,相位差相對較小。但如果三相負載出現(xiàn)不平衡情況,會造成ABC三相電壓的相位差發(fā)生明顯變化,具有較多不確定性,難以確保其平衡性。此類低壓配網(wǎng)三相負載系統(tǒng),倘若用電負載較大,該相差電壓會減??;相反,若用電負載過低,該相差電壓會增大[1]?;趯ο嚓P數(shù)據(jù)進行專業(yè)分析后,不難發(fā)現(xiàn),三相負載不平衡時,將會加大低壓配網(wǎng)線損和系統(tǒng)三相電壓的失衡。
無功負荷大量存在于低壓配電網(wǎng)中,當無功功率失衡、功率因數(shù)降低情況發(fā)生時,無功功率在電網(wǎng)中的流動導致了線路大量損耗的產(chǎn)生,線損增大,末端負荷電壓下降。據(jù)此可以相應地對線路進行無功補償。配電線路無功補償重點應用于重載配電線路,以及供電半徑超過合理距離、末端電壓過低的配線。低壓配網(wǎng)的無功補償方式一般以分散補償、就地補償方式為主,根據(jù)配電網(wǎng)實際運行狀況安裝自動投切無功補償裝置在大用戶專用變壓器附近??傊蛪号渚W(wǎng)電壓耗損值與無功功率緊密聯(lián)系,嚴重時會導致線路電壓驟降。
低壓電網(wǎng)前期建設規(guī)劃十分重要,較大程度地影響著后期電網(wǎng)的供電質(zhì)量,目前部分低壓配電網(wǎng)結構不合理,傳輸線纜直徑較細,輸電距離又比較遠,在用電高潮時難以覆蓋所有用電客戶的要求,用戶用電量未能得到有效保障,電能計量表安裝過于集中,且計量表背面的路線較窄,一定程度上減小了客戶用電的電壓。
沒能建立統(tǒng)一的管理體系,對于時常發(fā)生的配網(wǎng)低電壓問題,沒有專業(yè)技術人員進行深度分析,在低壓配電網(wǎng)關鍵節(jié)點位置也缺乏有效的監(jiān)測手段,最終使得低壓配電網(wǎng)質(zhì)量問題未能得到實質(zhì)上的解決。
要避免低壓配電網(wǎng)三相負載失衡現(xiàn)象發(fā)生,大致需要做好兩方面工作,一是按相關用電量要求將用電客戶劃分為大型用電客戶、普通用電客戶、小型用電客戶、商戶、工廠以及養(yǎng)殖業(yè)用電客戶等。三相負載平衡工作以工程用戶為基石,并將此類用戶的功耗恒定在規(guī)定電壓之下,這樣一來,不僅可以確保三相負載的平衡,也能夠對各用戶的功耗情況進行連接貫通,然后令時間節(jié)點內(nèi)的3個I 保持相同[2]。另一方面,將功耗高潮時段設置為低壓配電網(wǎng)三相負載時間的參考原點,根據(jù)其他時間的實際功耗情況,合理選擇各接點位置,確保低壓配電網(wǎng)三相負載接點的平衡性。倘若低壓配電網(wǎng)線路距離較遠,就要采取一定措施有效減小失衡區(qū)段中每條線路之間的距離,如圖1所示。
圖1 低壓配網(wǎng)三相負荷平衡系統(tǒng)
斟酌到低壓配電網(wǎng)線路的維護成本等價格因素,需對科學分配無功補償點的數(shù)量。結合配電網(wǎng)中負載的分布特點,在合理長度區(qū)間內(nèi)設置功率補償點;對于100kVA 以上的電力變壓器,在變壓器低電壓邊加裝集中式補償裝置,補償容量為變壓器容量的20%~30%[3]。這種治理措施未能充分利用電容器,所以,可采取分布式+集中式補償相互融合的方式,實現(xiàn)更好地補償效果。
要使線路自身電抗減小,可以借助縮小線路長度來實現(xiàn)。供電半徑過長是造成低壓配電網(wǎng)線路損耗較高的關鍵因素之一,通常供電半徑的選擇是按照電壓等級、電負荷密度來進行的,應該統(tǒng)籌考慮供電能力和電壓質(zhì)量,一般情況下, A、B 類供電區(qū)域的供電半徑應取2km 以下,C 類供電區(qū)域供電半徑取4km 左右,D 類供電區(qū)域供電半徑不超過15km。大多數(shù)情況下,這四類供電區(qū)域對供電可靠性要求不一樣,其中,A 類標準要求最高,如機關單位、商業(yè)中心等;B 類是生產(chǎn)、生活集中區(qū);C 類是生產(chǎn)、生活相對集中的地域;D 類是農(nóng)業(yè)類生產(chǎn)活動區(qū)。此外,對于新建地區(qū)的電網(wǎng),要從一開始就整體規(guī)劃,做好布局,充分考慮節(jié)能與安全因素,選擇合適的配電電纜型號,有效保障電網(wǎng)平穩(wěn)、安全、可靠等方面的要求。
在380/220V 的低壓配電網(wǎng)中,供電線路供電R 較短、負載較低、電纜截面積及間距小,故低壓配電線路電壓損失計算式為[4]:
式中,P為配網(wǎng)線路供電有功功率;A為導線線徑;C為導線常數(shù)。
380V 或220V 條件下C值取值詳見表1。
表1 不同情況下C 值數(shù)值
在配電網(wǎng)低電壓治理中,供電區(qū)間為220(1±15%)V,以單相線路220V、輸送功率18kW、導線直徑45mm 鋁線為例利用式(1)計算電壓上下浮動15%的位置:
計算得出電壓上下浮動15%時的位置位于3.15m 處。為了使低壓配電線路電壓符合該標準,需在此位置開展電壓治理工作,配網(wǎng)低電壓治理位置與取值如圖2所示。
圖2 配網(wǎng)低電壓治理位置與取值
低壓配電網(wǎng)的運行質(zhì)量必須采用有效的運行監(jiān)控方式,建立相關監(jiān)管制度并科學地進行落實。在低壓配電網(wǎng)運行中,要時常查看系統(tǒng)各運行參數(shù)診斷設備的運行情況,一旦數(shù)據(jù)異常時,要及時進行調(diào)整或檢修。
但實際工作中,低壓配電網(wǎng)缺乏智能化在線監(jiān)測裝備,某些作業(yè)人員粗心大意、檢修流程制度落實不徹底,且未能對低壓配電網(wǎng)運行中的各項數(shù)據(jù)進行跟蹤記錄,因此,配網(wǎng)設備發(fā)生故障時,沒有相關的數(shù)據(jù)及有效信息作為參考資料,一定程度上加大了作業(yè)人員在對低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)全面監(jiān)控管理的難度。
引入動態(tài)監(jiān)測設備,實時監(jiān)控低壓配網(wǎng)的運行狀態(tài),利用傳感器采集數(shù)據(jù),然后上傳到通信網(wǎng)絡,經(jīng)過計算機處理,迅速診斷出配網(wǎng)系統(tǒng)存在的故障,為設備檢修提供有力支撐。相比傳統(tǒng)的人工巡檢,在線動態(tài)監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)各種潛在問題,為后續(xù)故障的處理提供依據(jù),也是可靠性檢修的重要途徑[5]。在線監(jiān)測可以實現(xiàn)全天24h 不間斷監(jiān)測,快速識別出電壓異常數(shù)據(jù),確定出配網(wǎng)故障點并進行報警,通知工作人員快速到達現(xiàn)場進行處理,有效保證低壓配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。
一是管理制度優(yōu)化完善方面,通過梳理低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的主要工作內(nèi)容,制定出各崗位標準作業(yè)法,應涵蓋電壓損失標準、質(zhì)量管理標準等。不以規(guī)矩不成方圓,通過制度建立,才會使各項工作制度化,精細化,規(guī)范化,減少質(zhì)量問題的同時,又為企業(yè)降低成本。
二是積極落實質(zhì)量責任制,明確各級工作人員的質(zhì)量職責,建立督察督辦,構建短期+長期的工作機制,并將具體的責任量化,追究到個人。質(zhì)量責任制的貫徹,需要提前制定好作業(yè)指導書,并在指導書中明確各步驟質(zhì)量卡控點,通過質(zhì)量卡控點的完成度來實現(xiàn)質(zhì)量責任制的落實。此外,質(zhì)量責任制應低壓電網(wǎng)電壓質(zhì)量管理的每個環(huán)節(jié),在可控范圍內(nèi)量化責任、提高運行質(zhì)量。
三是加強培訓,提升作業(yè)人員素質(zhì)。要想更好確保低壓配電網(wǎng)運行水平,有效解決電壓電能質(zhì)量問題,需要做好作業(yè)人員的培養(yǎng)。
首先,需要派出專業(yè)人員去發(fā)達國家的電網(wǎng)進行學習,參考其低壓配電網(wǎng)工作方式,以“提高運行能力,降低質(zhì)量問題”為導向,并結合自身配網(wǎng)的實際工作情況對其進行科學合理的改進優(yōu)化,逐步完善低壓配電網(wǎng)的運行方式。
其次,每月組織各方就近期配網(wǎng)中的各種電壓電能質(zhì)量問題進行總結復盤,組織技術交流會,交流心得體會,分享先進經(jīng)驗,找出不足,給出解決方案,全面提升電網(wǎng)作業(yè)人員素質(zhì),并對下一步的工作指明發(fā)展方向。
本文從低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量現(xiàn)狀出發(fā),對三相負荷不平衡問題、無功補償不到位,配網(wǎng)線路結構問題、作業(yè)人員素質(zhì)有待提高等主要低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量問題進行分析,并采取配電線路無功補償、優(yōu)化線路結構,減小供電半徑、配電線路電壓復合調(diào)節(jié)等治理措施來達到的降低質(zhì)量問題的目的,提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益的同時也保障居民的供電質(zhì)量。