縣城配網(wǎng)公變防過載損壞方法

謝述教

(國網(wǎng)湖南省電力公司邵陽供電分公司，湖南 邵陽422300)

配電臺區(qū)是電力系統(tǒng)不可缺少的一部分，它直接將電能送到千家萬戶。隨著人們生活水平提高，電能作為清潔能源正在逐步取代其它生活能源成為大部分城鎮(zhèn)家庭首選。城鎮(zhèn)居民用電負荷逐年快速增長，如果不加強配網(wǎng)管理，及時分析每個臺區(qū)的用電情況，將會因重視不夠、分析不到位、維護不當引起臺區(qū)故障造成用戶停電，甚至燒壞變壓器，造成事故〔1-6〕。

1 縣城配網(wǎng)公變臺區(qū)存在的問題

1.1 供電量不合理

表1 為2008 年某縣城配網(wǎng)公變臺區(qū)供電量統(tǒng)計表(臺區(qū)變壓器容量均為315 kVA)。2008 年各臺區(qū)的年供電量很不平衡，最多的達179 多萬kWh，最少的只有幾十萬kWh，這說明城配網(wǎng)在改造時，臺區(qū)布點不合理。

表1 2008 年某縣城電網(wǎng)公變臺區(qū)年供電量 kWh

1.2 臺區(qū)故障多，配變燒壞現(xiàn)象時有發(fā)生

從臺區(qū)的運行維護方面的數(shù)據(jù)來看，2008 年共燒壞配變3 臺，電力110 班出警次數(shù)無法統(tǒng)計，配變故障、綜合配電箱故障非常多。

1.3 臺區(qū)負荷測量少

2008 年臺區(qū)負荷測量次數(shù)較少，配電專業(yè)人員在迎峰度夏和防凍融冰等高負荷期間忙于搶修，很少測量臺區(qū)負荷。

1.4 生產(chǎn)管理與營銷服務脫節(jié)

根據(jù)用戶需求，供電新增用戶時，沒有考慮臺區(qū)變壓器的負載情況，新增用戶隨意，使得一些重載或過載變壓器雪上加霜。

1.5 電網(wǎng)規(guī)劃深度不夠

沒有對整個縣城的用戶情況和用電量情況進行認真調(diào)研，臺區(qū)布點隨意性大，使得一些變壓器長時間處于輕載，而重載變壓器的負載又不能分流。

2 城配網(wǎng)供電線路及負荷情況

2.1 茶鎮(zhèn)Ⅰ回線路情況

茶鎮(zhèn)Ⅰ回是10 kV 純居民用戶線路，線路上沒有廠礦企業(yè)，線路總長17.475 km，有中壓用戶48臺，其中專變22 臺，公變26 臺。專變用戶為政府部門、事業(yè)單位及其家屬區(qū)和住宅小區(qū)等。

2.2 茶鎮(zhèn)Ⅰ回統(tǒng)計分析

表2 對2011 年縣城電網(wǎng)供電線路茶鎮(zhèn)Ⅰ回的電流情況進行了隨機抽樣統(tǒng)計，得出該線路的最大電流是其平均電流的1.54 倍，均方差為0.16，85%的數(shù)據(jù)在μ ± σ 區(qū)間(μ 為均值，σ 為均方差)。最高負荷時段為11 ～13 時和17 ～20 時，最低負荷時段為4 ～6 時。說明城網(wǎng)線路負荷主要為居民生活用電。

表2 茶鎮(zhèn)Ⅰ回電流隨機抽樣統(tǒng)計 A

3 臺區(qū)供電量分析

3.1 臺區(qū)年極限供電量

由于城網(wǎng)供電最大負荷是其平均負荷的1.54倍，由此可得臺區(qū)年極限供電量:

式中 Wj為年極限供電量，kWh;Pk為變壓器的額定容量，kVA;cosφ 為功率因素，一般取0.8。

根據(jù)式(1)可得出不同變壓器容量的臺區(qū)年供電量，見表3。由表3 可得，變壓器容量為315 kVA 的臺區(qū)，其年極限供電量為140 萬kWh，超過此值臺區(qū)變壓器將會出現(xiàn)故障。2008 年大橋#2變、301 辦事處變、棉織廠變、廣播局變等臺區(qū)年供電量超過140 萬kWh，都因過載而出現(xiàn)故障。

表3 不同容量變壓器的臺區(qū)的年極限供電量

3.2 臺區(qū)安全供電區(qū)域

對隆回縣城變壓器容量為315 kVA 的所有臺區(qū)2008—2010 年年供電量進行統(tǒng)計分析，得出每年的年供電量均值及其均方差見表4。

表4 臺區(qū)年供電量統(tǒng)計分析 kWh

由表4 可知，3 年來臺區(qū)的年供電量均值都在70 萬kWh 左右，除2008 年均方差較大外，其它2年在30 萬kWh 左右，因而本文將μ + σ 為100 萬kWh 設為安全供電的最大值，得變壓器容量為315 kVA 臺區(qū)安全供電區(qū)域為0 ～100 萬kWh。同樣可得其它容量變壓器安全供電的最大值為:

式中 Wmax為臺區(qū)安全供電最大值，kWh;Wj為極限供電量，kWh。

實際應用中，一是考慮縣城年用電量增加15% 以上，必須留有15%的裕度;二是考慮變壓器三相負荷不平衡在20%以內(nèi)，由此可求得變壓器容量為315 kVA 的臺區(qū)安全供電量最大值在100萬kWh 左右。

3.3 臺區(qū)經(jīng)濟供電區(qū)

考慮臺區(qū)變壓器安全運行，臺區(qū)負荷越低、供電量越少越好，但從經(jīng)濟角度考慮則不行:①增加臺區(qū)布點數(shù)量，投資將增加而收益不變，經(jīng)濟效益下降;②臺區(qū)的變損率將升高，供相等電量損耗增加，也不經(jīng)濟。考慮臺區(qū)管理安全的同時，也考慮經(jīng)濟效益，本文將μ - σ 定義為臺區(qū)經(jīng)濟運行的最小值，將臺區(qū)年供電量大于μ - σ 的區(qū)域為經(jīng)濟供電區(qū)。

由表4 可知，對于變壓器容量為315 kVA 臺區(qū)的經(jīng)濟供電區(qū)為40 萬kWh 以上。同樣可得其它容量變壓器經(jīng)濟供電區(qū)的最小值為:

式中 Wmin為臺區(qū)經(jīng)濟供電區(qū)的最小值，kWh;Wj為極限供電量，kWh。

3.4 臺區(qū)安全經(jīng)濟供電區(qū)

由式(2)和式(3)，可得出臺區(qū)安全經(jīng)濟供電區(qū)為:

式中 WS為安全經(jīng)濟供電區(qū);Wmin為臺區(qū)經(jīng)濟供電最小值，kWh;Wmax為臺區(qū)安全供電最大值，kWh。

對于變壓器容量為315 kVA 臺區(qū)，經(jīng)濟安全運行區(qū)域為年供電量在40 ～100 萬kWh 之間。

4 臺區(qū)變壓器防過載措施及效果分析

4.1 處理措施

每年初對上年度各臺區(qū)供電量情況進行統(tǒng)計分析，根據(jù)式(1)— (4)，找出位于安全經(jīng)濟區(qū)以外的臺區(qū)和超極限供電量臺區(qū)，分別采取以下措施:

1)臺區(qū)間負荷調(diào)整

負荷調(diào)整的原則:就近調(diào)整和向供電量小于Wmin的臺區(qū)調(diào)整。臺區(qū)調(diào)整必須在1 月份完成。

2)做好應急項目

對于供電量大于極限供電量Wj而又不能就近調(diào)整的，申報迎峰度夏應急項目，爭取在夏季高負荷到來前處理好。

3)做好下年度電網(wǎng)規(guī)劃

對于供電量處在安全供電最大值Wmax與極限供電量Wj之間的臺區(qū)，不能就近調(diào)整時，將其列入下年度電網(wǎng)規(guī)劃。

4)高負荷時測溫測負荷，臺區(qū)相間調(diào)整

由以上可知，在安全供電區(qū)，只考慮了臺區(qū)三相間負荷不平衡在20%以內(nèi)，因而在高負荷時，要加強對供電量較高臺區(qū)的每相負荷測量和測溫，出現(xiàn)負荷不平衡時和發(fā)熱點時，立即進行相間負荷調(diào)整和處理。

5)加強用戶側管理，只有在安全區(qū)以內(nèi)的臺區(qū)才能接入新用戶，且要考慮用戶用電負荷大小。

4.2 效果分析

圖1 為隆回縣城2008—2010 年臺區(qū)供電理概率分布圖。由圖1 可知，2008 年的供電量分布很不合理，年供電量30 萬kWh 以下的臺區(qū)最多，還有相當一部分臺區(qū)的年供電量大于150 萬kWh，相當多臺區(qū)年供電量大于120 萬kWh。2009 年3 月，對臺區(qū)按以上措施進行處理，年供電量30 萬kWh以下的臺區(qū)大為減少，杜絕了年供電量140 萬kWh以上的臺區(qū)，使得供電量趨向合理。2010 年，臺區(qū)調(diào)整向經(jīng)濟安全區(qū)，使得年供電量分布更加集中，沒有出現(xiàn)配電變壓器因過載而損壞現(xiàn)象，同時臺區(qū)的故障大大減少。

5 結論

1)臺區(qū)變壓器最高負荷是其平均負荷的1.54倍。

2)臺區(qū)的年供電量有一個極限值，超過此值變壓器將會因過載而損壞。通過理論分析計算，對于變壓器容量為315 kVA 臺區(qū)的極限年供電量為140 萬kWh。

3)臺區(qū)年供電量有一個經(jīng)濟安全區(qū)，供電量位于此區(qū)域的臺區(qū)既是安全的，也是較經(jīng)濟的。對于變壓器容量為315 kVA 的臺區(qū)，其經(jīng)濟安全供電區(qū)為40 ～100 萬kWh。

4)文中提出位于安全經(jīng)濟區(qū)以外的臺區(qū)和超極限供電量臺區(qū)的處理措施，并收到良好效果。

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