合理安排運行方式,實現電網經濟運行

張明 代飛 唐新杰 蔡夕多

摘要：通過分析，結合電網的實際運行情況，提出了合理調整電網運行電壓;加強無功管理，提高電網功率因數;調整變壓器的經濟運行;合理安排設備檢修等措施，從而達到降低電網能量損耗，實現經濟運行的目的。

關鍵詞：電網運行;功率因數;經濟型電網

電力系統經濟運行的基本原則是：在保證電力系統安全可靠運行和電能質量符合標準的前提下，盡量提高電能生產和輸送的效率。對運行中的電力設備，要降低損耗，首先必須從合理安排系統運行方式人手，因為這些措施不僅不需要增加投資，而且在降低損耗的技術措施中，是最合理和最經濟的。通過適當提高電網的運行電壓;合理組織變壓器的經濟運行;調整用戶的負荷曲線;安排好設備檢修計劃等措施來加強電網的運行管理，才能實現電網的經濟運行，從而達到降低系統損耗的目的。

1、合理調整電網運行電壓

1.1變壓器的損耗

變壓器的損耗主要由銅損和鐵損組成。變壓器的銅損和繞組中的電流平方成正比，與運行電壓的平方成反比。因此，稱為可變損耗，用△PK表示。變壓器的鐵芯損耗（鐵損）與鐵芯中的感應磁通有關，也即與變壓器的運行電壓有關，變壓器鐵損與電網運行電壓的平方成正比，與繞組中的電流無關。由于系統的運行電壓，基本保持穩定，因此鐵損的變 化也很小，稱為不可變損耗，用△P0表示。

1.2輸電導線的損耗

輸電導線的損耗用△PL表示。

導線的損耗和導線中的電流平方成正比，與電網運行電壓的平方成反比。因此導線的損耗也是可變損耗。

由此可知，電網的總損耗為：∑△P=△PK+△P0+△PL

其中變壓器鐵損△P0 （不可變損耗）在電網運行電壓提高，變壓器分接頭作相應調整后，可接近不變。而變壓器銅損及線路損耗的和△PK +△PL（可變損耗）與電網的運行電壓的平方成反比。當△PK +△PL（可變損耗）占電網總損耗∑△P的比例大于50%時，適當提高電網運行電壓可明顯降低電網損耗。當∑△P0（不可變損耗）占電網總損耗∑△P的比例大于50%時，應適當降低電網運行電壓，才能降低電網的損耗。通過以上分析，由于變壓器供電負荷較大，電網可變損耗占的比例一般大于50%，因此地區調度（地調）可以采用以下方法組織電網的經濟運行，適當提高電網的運行電壓水平：

（1）在系統無功充足的情況下，地調適時調整220kV變電所主變分接頭檔位，適當提高1lOkV母線電壓，以提高1lOkV電網運行電壓。

（2）地調適時調整管轄范圍內1lOkV各變電所主變分接頭檔位，提高各所lOkV母線電壓，并控制在電壓合格范圍，從而提高1lOkV配電網的電壓水平。

（3）地調應加強管轄變電所電容補償裝置的投退，在負荷高峰期，盡量投入電容器，在負荷低谷期，適當退出電容器，使各所lOkV母線電壓維持在較高的合格水平。

（4）在年負荷高峰期，應要求各供電公司（所）及時調整配網變壓器臺檔位，適當提高lOkV變壓器低壓側380V配電網的運行電壓。

（5）地調應要求各統調發電廠以功率因數0.8為標準發電，盡量多發無功功率，以提高1lOkV電網電壓水平。

2、加強無功運行管理，提高電網功率因數

對于運行中的電網，無功功率在電網中傳輸，增加了導線的有功功率損耗，而實現無功功率的分層分區就地平衡，不僅可改善電壓質量，對提高電網運行的經濟性也有重大作用。 線路功率損耗與電網功率因數的平方成反比，功率因數提高時，電網能量損耗下降。為此應采取以下措施，加強無功管理，提高電網功率因數：

（1）在安排系統運行方式上，應及時調整變電所電容器的補償容量。

（2）應及時投退各變電所電容器組，并靈活掌握，有條件的可以采用VQC（無功自投裝置），適時調整系統電壓。

（3）及時對系統無功補償容量進行計算分析，對補償容量不足的變電所，應通過改造加裝電容器組。

（4）各供電公司（所）應在負荷較重的10kV線路加裝無功補償裝置，并加強管理。

（5）嚴格考核大工業用戶功率因數，要求裝設電容器組，并加裝無功電能表，采取獎罰制度。

（6）鼓勵大工業企業裝設的同步電動機，在負荷高峰期過勵磁運行。

3、組織變壓器的經濟運行

對于35kV及以上輸變電網，在一個變電所內裝設有n（n≥2）臺容量及型號相同的變壓器，總負荷功率為S，且n臺主變并聯運行時，則n臺主變的總損耗為：∑△PT（N）=n△P0+n△Ps（S/nSN）2

式中△P0-主變空載損耗，kW

△Ps一主變短路損耗，kW

SN一主變額定容量，kVA

由上式可見，變電所主變的鐵損與主變臺數成正比，銅損與主變臺數成反比。當變壓器輕載運行，鐵損占的比例大于50%時，應減少變壓器臺數，才能降低變電所內變壓器總損耗，當n臺并聯運行的變壓器的總損耗與n-1臺并聯運行的變壓器的總損耗相等時，則變電所的總負荷功率為臨界功率，臨界功率可由下式算出：Scr=SN[n（n-1） △P0/△Ps]1/2當負荷小于臨界功率時，在供電可靠性允許的情況下，可考慮一臺主變退出運行，轉為熱備用，以減少變壓器損耗。因此，可采取以下技術措施，組織變壓器的經濟運行：

（1）對于長期低負荷運行的10kV配網，變壓器臺可停用，負荷由其他就近變壓器臺轉供電。

（2）有多臺變壓器同時并聯供電的區域，在負荷低谷期且供電可靠性允許情況下，可減少一臺或多臺變壓器運行。

（3）對于大型工業企業，可采用兩臺容量不同的變壓器，將動力及照明電源分開。

（4）根據實際計算分析，在負荷較低、供電可靠性允許的情況下，對多臺變壓器并列運行的變電所，可將一臺或多臺主變退出運行轉為熱備用。

4、安全經濟型電網

由于電網的線損主要是由變壓器損耗與電力線路損耗所組成，所以電網改造的節電降耗，也就是對電網中的所有變壓器和電力線路進行擇優選擇和優化組合，組建成“安全經濟型電網”。

因此，應重點從以下幾方面考慮：

（1）調整不合理的網絡結構

合理設計、改善電網的布局和結構;避免或減少城農網線路的交錯、重疊和迂回供電，減少供電半徑太大的現象。

（2）采用子母變壓器，合理選用變壓器容量，避免“大馬拉小車”現象。

城農網改造應注意合理分配變壓器臺數與容載比，一般負荷在65%～75%時效益最高，30%以下算“大馬拉小車”?？筛鶕撦d波動及對季節性波動的負載，選擇二臺容量不等變壓器經濟運行，即子母變壓器，以滿足不季節不同時間農網對電量的需求。

（3）配變的安裝地點應合理、經濟

針對配變單端供電情況，應適當將配變安裝在負荷中心處，這樣可使低壓線路由一路輸出變為幾路輸出，從而提高電壓質量，降低了低壓線損。

（4）農網應積極應用節能裝備

農網配變多為生活、動力及農排混合供電，因而存在有峰谷負荷相關懸殊，低谷用時間內配變二次電壓升高以及配變的實際電能轉換效率低的問題，而如果安裝使用了配變節能自動相數轉換開關，就可以解決上述問題，從而有效地降低了變壓器、線路的空載、輕載損耗。

（5）優化合理選擇電力線路導線截面

按經濟電流密度優化合理選擇電力線路導線截面，導線選擇應按經濟電流密度優化合理選擇并考慮留有一定發展的余度，這樣既可以降低線路損耗又可以減少重復投資。

（6）簡化電網的電壓等級，降低網絡損耗電壓如能簡化一級，這樣可減少一級設備，減少運行管理和檢修工作，減少線損。城市負荷中心應盡量用高壓引入，可以縮短配電線路的供電距離;如具備經濟技術條件應對線路升壓改造，根據線路輸送容量和輸送距離，以及發展要求合理選擇升壓方案，而且升壓投資回收率較快，因此適當考慮升壓供電是可行的。

（7）選用節能型變壓器，淘汰高能耗變壓器

S9系列變壓器為目前我國10kV和35kV的電力變壓器低損耗產品，對還在使用中的高能耗變壓器應利用改造，合理規劃，予以淘汰或更新改造。在電網改造設計中對新型變壓器的容量選擇，不僅應考慮到變壓器容量利用率，同時更應考慮到變壓器的運行效率。使變壓器運行中的有功損耗和無功消耗最低。

5、合理安排變壓器的運行方式，保證變壓器經濟運行

變壓器經濟運行應在確保變壓器安全運行和保證供電質量的基礎上，充分利用現有設備，通過擇優選取變壓器最佳運行方式、負載調整的優化、變壓器運行位置最佳組合以及改善變壓器運行條件等技術措施，從而最大限度地降低變壓器的電能損失和提高其電源側的功率因數，所以變壓器經濟運行的實質就是變壓器節電運行。變壓器經濟運行節電技術是把變壓器經濟運行的優化理論及定量化的計算方法與變壓器各種實際運行工況密切結合的一項應用技術，該項節電技術不用投資，在某些情況下還能節約投資（節約電容器投資和減少變壓器投資）。所以，變壓器經濟運行節電技術屬于知識經濟范疇，是向智力挖潛、向管理挖潛實施內涵節電的一種科學方法。

（1）合理計算變壓器經濟負載系數，使變壓器處于最佳的經濟運行區。

變壓器并非在額定時最經濟，當負荷的銅損和鐵損相等時才最經濟，即效率最高。兩臺以上主變壓器的變電所應繪出主變壓器經濟運行曲線，確定其經濟運行區域，負荷小于臨界負荷時，一臺運行。負荷大于臨界負荷時兩臺運行。

（2）平衡變壓器三相負荷，降低變壓器損耗。

變壓器不平衡度越大，損耗也越大，因此，一般要求電力變壓器低壓電流的不平衡度不得超過10%，低壓干線及主變支線始端的電流不平衡度不得超過20%。

（3）合理調配變壓器的并列與分列的經濟運行方式。

按備用變、負載變化規律、臺數組合等因素，優先考慮技術特性優及并、分列經濟的變壓器運行方式。

（4）變壓器運行電壓分接頭優化選擇。

在滿足變壓器負載側電壓需要的前提下，用定量計算方法，按電源側電壓的高低和按工況負載的大小，對變壓器運行電壓分接頭進行優化選擇，從而降低變壓器損耗，提高其運行效率。

（5）合理考慮變壓器的特殊經濟運行方式，降低損耗。

變壓器由于使用范圍較廣，根據不同的運行方式與電網結構，需要考慮一些特殊的運行方式，以達到經濟運行。如三繞組與雙繞組并列、兩側并列與另一側分列及負載有備用電源等等不同的組合運行方式，達到最佳的經濟運行。

（6）根據不同用戶，采用一些特種變壓器。

由于供電系統的用戶范圍廣大，對一些特殊用戶要考慮特殊的供電方式才能使投入的變壓器達到最佳的經濟運行狀態。如單相變、電爐變、調壓變、專用變等，以滿足專一用戶而不影響其他用戶的經濟運行。

6、合理調節配網運方使其經濟運行

電力系統的經濟運行主要是確定機組的最佳組合和經濟地分配負荷。電網要考慮的是全系統的經濟性，是在保證區域電網（110kV以上）和地區電網（110kV以下的城區網、農網和企業網）的安全運行和保證供電質量的基礎上，充分利用電網中現有輸（配）變電設備，在系統有功負荷經濟分配的前提下，做到配電網及其設備的經濟運行是降低線損的有效措施。

（1）合理調整配電線路的聯絡方式

配電線路應該采取最佳運行方式使其損耗達到最小，如通過互為備用線路、手接手線路、環網線路、并聯線路、雙回線路等是可以達到的。

（2）按經濟功率的分布選擇網絡的斷開點

環形供電網絡，按經濟功率的分布選擇網絡的斷開點。

對于環形的供電網絡，正常需要運行斷開，應根據兩側壓降基本相等的原則，找到一個經濟功率的斷開點，使線路的電能損耗最小。

（3）推廣帶電作業，減少線路停電時間

對雙回線路供電的網絡，雙回線路并列是最經濟的，如因檢修工作，其中一條線路停電，則由于負荷電流全部通過另一條運行的線路，會使線損大增加，因此要盡量利用帶電作業，減少雙回線的停電次數與時間。

7、合理配置電網的補償裝置

（1）增裝無功補償設備，提高功率因數

對農網線路，合理增設電容器，增強無功補償，提高功率因數，根據供電網絡情況，運用集中補償和分散補償相結合的方法，變電所可通過高壓柜靈活控制功率因數的變化。

（2）無功功率的合理分布。

在有功功率合理分配的同時，應做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠距離輸送。對各種方式進行線損計算制定合理的補償方式;

（3）合理考慮并聯補償電容器的運行

過去主要考慮投入電容器能減少變壓器和線路損耗，而忽視了電容器的投入會增加電容器的介質損耗。所以應以總損耗最小為基礎來計算投切電容器的臨界點負載和多組電容器的經濟運行區間。

8、做到經濟調度，有效降低網損

電網經濟調度是以電網安全運行調度為基礎，以降低電網線損為目標的調度方式。電網經濟調度是屬于知識密集和技術密集型領域，是按電網經濟運行的科學理論，實施全面電網經濟運行的調度方式。

（1）合理制定電網的運行方式。

合理調整電網年度、季度運行方式，把各種變電設備和線路有機地組合起來充分挖掘設備的潛力，減少網絡損耗，提高供電的可靠性。

（2）根據電網實際潮流變化及時調整運行方式。

做好電網的經濟調度，根據電網的實際潮流變化，及時合理地調整運行方式，做好無功平衡，改善電壓質量，組織定期的負荷實測和理論計算，使電網線損與運行方式密切結合，實現電網運行的最大經濟效益。尤其在農網運行中，應合理調度電力負荷，強化用電負荷管理，從而達到配電網絡的降損節能。另外，合理調整負荷，提高負荷率及調整三相不平衡電流。在相同的總用電量條件下，負荷率越高，峰谷差越小，則線損越小，因此合理調整負荷，提高負荷率、削峰填谷、適時分、并列及轉移負荷有利于降低線損。由于線路負載三相平衡度大，則不僅增加相線和中線上的損耗，同時危及配變的安全運行。必須及時進行設整。