電網規劃中影響變壓器設備利用效率研究

陳宇

(云南電網公司電網規劃研究中心,昆明 650011)

電網規劃中影響變壓器設備利用效率研究

陳宇

(云南電網公司電網規劃研究中心,昆明 650011)

通過對在電網規劃領域中影響變壓器設備利用效率的問題進行總結和分析,并針對這些問題提出了在電網規劃領域中提高變壓器設備利用效率的對策。

電網規劃;變壓器;設備利用效率

1 變壓器設備利用效率評價

目前,國內外對電網設備利用效率的評價方法和指標并無成熟的體系。按照近期國內比較通行的做法,主要提出了兩個指標作為評價電網設備利用效率的方法,即電網設備年最大負載率和電網設備年等效平均負載率,研究對象主要是變壓器和線路。

變壓器設備年最大負載率是指變壓器設備在某年內所承載的最大負荷占這一變壓器額定承載負荷的比重,反映的是高峰負荷時刻的變壓器設備的負載率,其計算公式如下：

變壓器年最大負載率 (%)=

變壓器設備年等效平均負載率是指某一變壓器設備在某年內所承載的等效平均負荷占這一變壓器額定承載負荷的比重,反映的是變壓器設備的利用效率,其計算公式如下：

變壓器年等效平均負載率 (%)=變壓器年下網電量 (kWh)/8 760(h)

變壓器額定容量 (kW)×cos φ×100%

(2)

其中,cosφ為功率因數。

在研究變壓器設備利用效率時,變壓器設備年最大負載率和年等效平均負載率缺一不可。以往我們比較關注的是變壓器設備年最大負載率,通過年最大負載率可以對變壓器設備是否滿足供電需求以及在最大負荷情況下的設備利用情況進行分析,但是一個地區的負荷并不總是處于最大值,很多時候變壓器的最大負荷時刻只占全年的一小部分。所以為了更全面的體現變壓器設備利用效率情況,更好地體現在非最大值時期內變壓器設備利用情況如何,這就需要通過年等效平均負載率來進行判斷。所以,通過變壓器設備年最大負載率和年等效平均負載率這兩個指標,我們可以對變壓器設備的利用效率進行更加全面、完整的分析和判斷。

按照云南電網的一般經驗,變壓器年最大負載率在30～70%,變壓器年等效平均負載率在20～40%之間為合理范圍,超過此值為重載,低于此值為輕載[1]。

2 220 kV變壓器設備利用現狀

以云南電網220 kV電壓等級變電站主變負載率分布統計為例分析云南電網變壓器設備利用率情況。2009～2012年云南電網220 kV電壓等級變電站主變負載率分布情況見表1。

表1 2009～2012年云南電網220 kV變電站主變負載率分布情況統計表

圖1 2009-2012年云南電網220 kV變電站主變年最大負載率指標下變電站分布趨勢圖

圖2 2009-2012年云南電網220 kV變電站主變年等效平均負載率指標下變電站分布趨勢圖

由圖1、2分析可知,220 kV變電站主變年最大負載率和主變年等效平均負載率變化趨勢基本相同,2009～2012年間總體上來看重、輕載變電站占比在增大和減小之間往復波動,合理負載范圍變電站占比與重、輕載變電站占比呈現相反的趨勢往復變動。重、輕載變電站占比在2011～2012年有增大的趨勢;合理負載范圍變電站占比在2011～2012年有減小的趨勢。由此可以推斷,隨著云南省經濟的快速發展,負荷日益增大,重載變電站日益增多,為了滿足負荷發展需要,每年都會新建、增容、擴建變電站以增加變電容量。變電容量的增加導致了第二年重載變電站占比減小,且隨著負荷發展輕載變電站占比同樣減小導致了合理負載范圍的變電站占比逐漸增大。隨著合理負載范圍的變電站占比的逐漸增大,電網建設速度隨之放緩,但是負荷發展并沒有停止,故負荷的發展又導致了后續年份的重載變電站占比增大的結果;同時由于云南省存在經濟發展不平衡、受電價影響部分企業枯期不生產、部分新建大用戶項目未落實等因素造成了2012年輕載變電站占比有所增大的結果。對比圖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,說明云南省負荷波動較大,負荷最大值出現后并不能維持在一個長期穩定的狀態,由此負荷特性可以推知,季節性波動負荷將造成負荷最大值的出現,但是由于負荷最大值不能長期穩定出現,故將在負荷高值時占用變壓器容量,在負荷低值時將導致設備利用效率下降。

由于主變年等效平均負載率更能體現設備利用效率的情況,故重點分析圖2可知,220 kV變電站主變年等效平均負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,但在2012年又有抬頭趨勢,說明云南省輕載變電站的治理是一個長期過程,必須持之以恒,而且輕載變電站占比較大,提高變壓器設備利用效率還有很大的空間。

3 影響變壓器設備利用效率的問題

1)提高設備利用效率,把輕載的變壓器都更好的利用起來,既可以更好的解決一些地方變壓器重載的問題,提高供電能力,更可以減小變壓器損耗,減少重復投資浪費,提高企業的經濟效益。

2)經濟發展、企業的生產經營等都需要先期進行電力設施的建設。由于電力建設具備一定的時間周期,故電網規劃必須具備一定的超前性,超前于負荷的建設導致了所規劃的變壓器必然會在負荷完全投產前的一定時期內處于輕載狀態。同時,在電網規劃當中常常會遇到由于國家政策、經濟形勢等外部因素變化的影響,一些已經較為確定的負荷在所配套的電力設施已經建成后卻被取消或推遲,造成了變壓器的輕載現象。

3)云南局部地區小水電較多,且豐、枯期小水電出力差別較大,很多地區枯期水電出力僅為裝機的20%左右,如此便導致了一些地區變電站的變壓器在枯期時由于水電出力過小而下網壓力較大,但在豐期來水較多時卻變成了輕載狀態,于是便出現了變壓器周期性輕載的現象,且此現象受水文、氣象等客觀因素影響較難控制。

4)為滿足供電可靠性要求,冗余配置變壓器導致的變壓器輕載。隨著電網企業對供電可靠性的要求越來越高,很多地區為了滿足變壓器n-1時的可靠性要求對本來負荷較輕的變壓器進行了冗余配置,產生了變壓器輕載的現象。

5)云南發展不平衡,很多偏遠地區相對較落后,地廣人稀,負荷較小且十分分散。受380 V及以下低壓配電網供電距離所限無法通過380 V線路直接對其進行供電,要滿足對這些地區的供電需要就必須新增10 kV及以上線路及變壓器布點,造成了變壓器輕載的現象。

6)負荷特性導致的變壓器暫時性輕載。由于很多負荷都具備自己的發展特點,例如：部分地區的硅冶煉負荷受電價等因素的影響存在枯期不生產的現象;房地產項目負荷存在報裝規模較大,但是實際入住情況不可預測,故其負荷從建成真正達到報裝規模的時間也不可預測,故在一定時期內這一類負荷都有可能導致變壓器暫時性的輕載。

7)基礎資料不齊備或者存在偏差,會對規劃帶來很大的影響,從而導致了變壓器輕載或重載的結果。

4 提高變壓器設備利用效率建議

1)提高對輕載變壓器的關注度,將減少地區輕載變壓器和解決地區重載變壓器提高到同一高度。在電網規劃階段通過更加精細化的規劃,采用電網互聯、負荷轉供、引導用戶布點等方式將重載變壓器的負荷逐漸轉移至輕載變壓器,促使更多變壓器運行于損耗較小的合理負載區間內。

2)將減小輕載變壓器占比作為一個常態化、規范化的工作來開展。提出細致、合理的考核指標。

3)研究國家政策和經濟形勢,更加準確的預測負荷增長,更加及時的根據負荷變化改變電網規劃。

4)研究各種負荷的特性、發展規律。通過掌握這些特性和規律使電網規劃與負荷的發展更加貼近,從而盡可能的減少由于受負荷特性影響而造成的變壓器輕載現象。

5)通過更多的途徑和手段多方收集規劃所需基礎資料,互相校驗以保證基礎資料的真實性、準確性和時效性。

5 結束語

隨著電網企業對供電能力以及設備利用效率的重視程度越來越高,如何在減小重載變壓器占比的同時減小輕載變壓器占比以提高設備利用效率,進而使變壓器負載率盡可能的保持在一個合理的范圍內,是包含電網規劃在內的各個電力專業應該越來越重視的問題。為了解決這些問題,必須在制度、理念、技術等各方面不斷地總結、分析已經存在的問題,并對未來可能出現的問題及時予以預測和預防,使電網更加可靠、高效。

[1] 云南電網公司.云南省提高電網和設備利用效率研究[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,云南電網公司電網規劃研究中心,從事電網規劃、繼電保護、電氣工程及其自動化等工作 (e-mail)km.chenyu@qq.com。