智能電網的線損和節能降損措施分析

發布日期: 2017-08-29 信息來源: 劉福榮

        摘要:介紹了線損狀況,分析了電力系統線損的組成,并提出了配電系統降損節能的技術措施,再配合配電系統降損節能的管理措施。

  1.線損的分類

  1.1按損耗性質分

  1.1.1技術線損

  在電力網輸送和分配電能過程中,有一部分損耗無法避免,是由當時電力網的負荷情況和供電設備的參數決定的,可以通過理論計算得出,這部分正常合理的電能消耗稱為技術線損,也稱為理論線損。對于技術線損,就現在的實際情況而言,雖然電網的優化改造使技術線損有了很大的減低,但要想在此基礎上再降低是比較困難的,因為這不僅需要政策的支持還需要花費相當大的人力、物力。就供電單位的實際能力而言,針對配電網節能降損這一環節,應設立一個長遠的戰略計劃,逐步實施。例如,更換高耗能變壓器,縮短配電網線路的供電半徑,增大導線截面等。

  1.1.2管理線損

  在電力營銷的運作過程中,為準確計量和統計,需要安裝若干互感器、電能表等計量裝置和表計,這些裝置與表計都有不同程度的誤差。與此同時,由于用電抄收人員的素質關系,又會出現漏抄、估抄和不按規定同期抄表的現象,再加上管理工作不善,執行力度不夠,存在部分透漏和少量自用及其他不明因素造成的各種損失。這類損失,歸根到底是我們管理不善引起的,所以稱之為管理線損。對于管理線損,這是我們加以努力可以減低,而且大幅度降低的方面。因為,生產管理線損的因素主要是互感器、電能表等計量裝置和表計不同程度的誤差及用電抄表人員的素質,如漏抄、估抄、錯抄和不按規定抄表等。我們從以上方面著手,規范管理,完善規章制度,從抄收人員的素質著手,從思想上轉變,可達到減低管理線損的目的。

  1.2按損耗特點分

  1.2.1可變損耗

  所謂可變損耗是指與電網中的負荷電流有關隨其大小而變化的損耗,其中包括導線中的損耗,變壓器繞組中的銅損,電流表和電度表電流線圈中的損耗等。

  1.2.2固定損耗

  所謂固定損耗就是指電網中的負荷電流無關且不隨其變化的一種損耗。其中包括變壓器的鐵損,電容器的介質損耗,電壓表和電度表電壓線圈中的損耗等。

  1.2.3不明損耗

  所謂不明損耗系指實際線損與理論線損之差的一種損耗。該種損失變化不定,數量不明,難以用儀表和計算方法確定,只能由月末電量統計確定,其中包括用戶違章用電和竊電的損失、漏電損失、抄表以及電費核收中差錯所造成的損失,計量表計誤差所造成的損失等。

  2配電網線損的危害

  2.1發熱是線損造成的最突出問題

  發熱的過程就是把電能轉化為熱能的過程,造成了電能的損失;發熱使導體溫度升高,促使絕緣材料加速老化,壽命縮短,絕緣程度降低,出現熱擊穿,引發配電系統事故,例如變壓器的絕緣材料在140時的壽命降低率將是常規工作溫度(98)時的128倍。尤其當建筑物內配電線路容量不夠時,發熱常是造成電氣火災的直接原因。

  發熱在接觸部分的影響最為明顯,配電網中相當多的故障是由接點處的電阻發熱引起的。一般接點處的接觸電阻往往大于兩端材料的電阻,即使在正常負荷電流情況下也會產生嚴重發熱,從而又加劇導體接觸電阻上升,產生惡性循環,最終導致接觸部分燒壞,引起故障。架空線路的壓接處與電力電纜的中間接頭處經常是事故多發點。

  2.2電系統的線損造成能源的大量浪費

  配電系統的線損沒有轉化為有用的能量而白白浪費,而且還要通過如通風、冷卻等方式對熱量進行散發,也需要電能。根據統計數據,一般配電網的線損率在3%以上,嚴重者可達到10%甚至更高。這不僅意味著電能的損失,更表現在一次能源的大量浪費以及對環境造成更多的污染。因此,配電系統的線損產生的經濟損失,體現在發、供、用電的各個環節。如果不采取措施降低配電系統的線損率,必然對國家能源利用、環境保護和企業的經濟效益產生不良影響,而且隨著電力需求的不斷增長,電量損失也會越來越大。每個用電單位都必須從大局出發,從技術上、管理上降低線損。

  3.配電系統降損節能的措施分析

  3.1配電系統降損節能的管理措施

  3.1.1指示管理

  用電管理部門應進行線損理論計算,并與實際情況相比較,以獲得較合理的線損指標,將指標按年、季、月下達給各基層部門并納入經濟責任制考核。另外,還應將用戶電表實抄率、電壓合格率、電容率可用率、電容器投入率及節能活動情況等列人線損小指標考核,獎罰分明,調動員工管理積極性。

  3.1.2無功管理

  除進行正常的功率因數考核外,針對一些用戶只關心功率因數是否大于0.9,對無功倒送不加重視的情況,有選擇地在用電量大、功率因數接近1的用戶處裝設雙向無功電度表;根據負荷用電特點,選擇合適的電容器投切依據。

  3.1.3諧波管理

  隨著電網中非線性用電負荷,如整流設備、電熔煉設備、電力機車、節能器具、熒光燈、電視機、電腦等的大量增加,配電系統中諧波污染日趨嚴重。諧波不僅會使系統的功率因數下降,而且在設備及線路中產生熱效應,導致電能損失。因此,用電管理部門應對本系統的諧波存在和污染程度進行檢測,做到心中有數,必要時應采取諧波抑制措施。

  3.1.4計量管理

  正確的電能計量既是降低線損的依據,也是考核技術經濟指標的依據。對電度表應定時檢查、校驗,及時調整倍率,降低電能計量裝置的綜合誤差。對于關鍵部位的電度表盡量采用先進的全電子電度表,并盡可能的推廣集抄系統。

  3.1.5統計分析

  分區、分片、分電壓等級進行線損統計,定期分析線損現狀,分析電壓、無功工作中出現的問題,提出改進措施,確保線損指標的完成。做好月、年度線損率曲線,掌握系統有功、無功潮流、功率因數、電壓及線損等情況,為滿足下年度負荷增長、提高電能質量、系統經濟運行及制定降損措施提供依據。

3.2配電系統降損節能的技術措施

  3.2.1合理使用變壓器

  應根據生產企業的用電特點選擇較為靈活的結線方式,并能隨各變壓器的負載率及時進行負荷調整,以確保變壓器運行在最佳負載狀態。變壓器的三相負載力求平衡,不平衡運行不僅降低出力,而且增加損耗。要采用節能型變壓器,如非晶合金變壓器的空載損耗僅為S9系列的25%~30%,很適合變壓器年利用小時數較低的場所。

  3.2.2重視和合理進行無功補償

  運行中的變壓器,其消耗的無功功率是消耗的有功功率的幾倍至幾十倍。無功電量在電網中的傳輸中造成大量的有功損耗。一般的配電網中,無功補償裝量安裝在變壓器的低壓側系統中,通常認為將負載功率因數補償到0.9-0.95已是到位,而忽視了對變壓器的無功補償,即對高壓側的補償。

  合理地選擇無功補償方式、補償點及補償容量,能有效地穩定系統的電壓水平,避免大量的無功通過線路遠距離傳輸而造成有功網損。對配電網的電容器無功補償,通常采取集中、分散、就地相結合的方式;電容器自動投切的方式可按母線電壓的高低、無功功率的方向、功率因數大小、負載電流的大小、晝夜時間劃分進行,具體選擇要根據負荷用電特征來確定并需注意下列幾個問題:

  3.2.2.1高層建筑或住宅聚集區單相負載所占比例較大,應考慮分層單相無功補償或自動分相無功補償,以避免由一相采樣信號作無功補償時可能造成其它兩相過補償或欠補償,這樣都會增加配網損耗,達不到補償的目的。

  3.2.2.2裝設并聯電容器后,系統的諧波阻抗發生了變化,對特定頻率的諧波會起到放大作用,不僅對電容器壽命產生影響,而且會使系統諧波干擾更加嚴重。因此有較大諧波干擾而又需補償無功的地點應考慮增加濾波裝置。

  3.2.2.3對低壓配電線路改造,擴大導線的載流水平

  按導線截面的選擇原則,可以確定滿足要求的最小截面導線;但從長遠來看,選用最小截面導線并不經濟。如果把理論最小截面導線加大一到二級,線損下降所節省的費用,足可以在較短時間內把增加的投資收回。導線有功功率損耗:

  Px=3IjsR0L×10-6(kW)

  式中:Ijs—計算電流,A;

  R0—導線電阻,12/km;

  L—導線長度,m。

  導線截面增加后,線損下降:

  ΔPx=3IjsΔR0L×10-6(kW)

  ΔWx=3IjsΔR0Lt×10-6(kWh)

  式中:ΔPx—線損有功功率損耗下降值,kW;

  ΔWx—線路有功電能損耗下降值,kWh;

  ΔR0—線路電阻減少值,12/km;

  t—線路運行小時數,h。

  設每千瓦時電價為B元,兩相鄰截面電纜每米價格相差E元,則截面加大后,減少的線損電費M和增加的線路投資N各為:

  M=ΔWx×B(元)

  N=E×L(元)

  若M=N,則節省電費與增加投資相等,可得:

  t=E/3IjsΔR0B×10-6(h)

  假設VV22-0.6/lkV四芯電纜埋地敷設,計算電流為環境溫度30時的相應載流量,截面加大后節電效果見下表:

  以上的計算僅考慮線路的有功損耗,未考慮截面加大后溫升下降的影響。截面加大后線路無功損耗也會有所下降。

  由于導線的使用年限一般在10年以上,加大截面節能降損所創造的經濟效益是十分顯著的。

  3.2.3減少接點數量,降低接觸電阻

  在配電系統中,導體之間的連接普遍存在,連接點數量眾多,不僅成為系統中的安全薄弱環節,而且還是造成線損增加的重要因素。必須重視搭接處的施工工藝,保證導體接觸緊密,并可采用降阻劑,進一步降低接觸電阻。不同材料間的搭接尤其要注意。

  3.2.4采用節能型照明電器

  據統計,工業發達國家中照明用電約占總用電量的10%以上。隨著我國居民居住條件的不斷改善和公用場所對照明要求的逐步提高,照明用電比例逐年遞增。根據建筑布局和照明場所合理布置光源、選擇照明方式、光源類型是降損節能的有效方法。如1只20W電子節能燈的光通量相當于1只100W白熾燈的光通量。推廣高效節能電光源,以電子鎮流器取代電感鎮流器;電子調光器、延時開關、光控開關、聲控開關、感應式開關取代蹺板式開關應用于公共場所,將大幅降低照明能耗和線損。

  3.2.5調整用電負荷,保持均衡用電

  調整用電設備運行方式,合理分配負荷,壓低電網高峰時段的用電,增加電網低谷時段的用電;改造不合理的局域配電網,保持三相平衡,用電均衡,降低線損。

        結束語

  配電網的降損節能工作不但可以減少用戶電費支出,提高企業經濟效益,挖掘配電設備供電能力,而且對國家能源利用、環境保護、資源優化配置極為有利。應當引起高度重視。在采用傳統降損節能措施的同時,應加大科技投入,提高用電管理的技術水平和管理水平。

 

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