县城配网公变防过载损坏方法

谢述教

(国网湖南省电力公司邵阳供电分公司，湖南 邵阳422300)

配电台区是电力系统不可缺少的一部分，它直接将电能送到千家万户。随着人们生活水平提高，电能作为清洁能源正在逐步取代其它生活能源成为大部分城镇家庭首选。城镇居民用电负荷逐年快速增长，如果不加强配网管理，及时分析每个台区的用电情况，将会因重视不够、分析不到位、维护不当引起台区故障造成用户停电，甚至烧坏变压器，造成事故〔1-6〕。

1 县城配网公变台区存在的问题

1.1 供电量不合理

表1 为2008 年某县城配网公变台区供电量统计表(台区变压器容量均为315 kVA)。2008 年各台区的年供电量很不平衡，最多的达179 多万kWh，最少的只有几十万kWh，这说明城配网在改造时，台区布点不合理。

表1 2008 年某县城电网公变台区年供电量 kWh

1.2 台区故障多，配变烧坏现象时有发生

从台区的运行维护方面的数据来看，2008 年共烧坏配变3 台，电力110 班出警次数无法统计，配变故障、综合配电箱故障非常多。

1.3 台区负荷测量少

2008 年台区负荷测量次数较少，配电专业人员在迎峰度夏和防冻融冰等高负荷期间忙于抢修，很少测量台区负荷。

1.4 生产管理与营销服务脱节

根据用户需求，供电新增用户时，没有考虑台区变压器的负载情况，新增用户随意，使得一些重载或过载变压器雪上加霜。

1.5 电网规划深度不够

没有对整个县城的用户情况和用电量情况进行认真调研，台区布点随意性大，使得一些变压器长时间处于轻载，而重载变压器的负载又不能分流。

2 城配网供电线路及负荷情况

2.1 茶镇Ⅰ回线路情况

茶镇Ⅰ回是10 kV 纯居民用户线路，线路上没有厂矿企业，线路总长17.475 km，有中压用户48台，其中专变22 台，公变26 台。专变用户为政府部门、事业单位及其家属区和住宅小区等。

2.2 茶镇Ⅰ回统计分析

表2 对2011 年县城电网供电线路茶镇Ⅰ回的电流情况进行了随机抽样统计，得出该线路的最大电流是其平均电流的1.54 倍，均方差为0.16，85%的数据在μ ± σ 区间(μ 为均值，σ 为均方差)。最高负荷时段为11 ～13 时和17 ～20 时，最低负荷时段为4 ～6 时。说明城网线路负荷主要为居民生活用电。

表2 茶镇Ⅰ回电流随机抽样统计 A

3 台区供电量分析

3.1 台区年极限供电量

由于城网供电最大负荷是其平均负荷的1.54倍，由此可得台区年极限供电量:

式中 Wj为年极限供电量，kWh;Pk为变压器的额定容量，kVA;cosφ 为功率因素，一般取0.8。

根据式(1)可得出不同变压器容量的台区年供电量，见表3。由表3 可得，变压器容量为315 kVA 的台区，其年极限供电量为140 万kWh，超过此值台区变压器将会出现故障。2008 年大桥#2变、301 办事处变、棉织厂变、广播局变等台区年供电量超过140 万kWh，都因过载而出现故障。

表3 不同容量变压器的台区的年极限供电量

3.2 台区安全供电区域

对隆回县城变压器容量为315 kVA 的所有台区2008—2010 年年供电量进行统计分析，得出每年的年供电量均值及其均方差见表4。

表4 台区年供电量统计分析 kWh

由表4 可知，3 年来台区的年供电量均值都在70 万kWh 左右，除2008 年均方差较大外，其它2年在30 万kWh 左右，因而本文将μ + σ 为100 万kWh 设为安全供电的最大值，得变压器容量为315 kVA 台区安全供电区域为0 ～100 万kWh。同样可得其它容量变压器安全供电的最大值为:

式中 Wmax为台区安全供电最大值，kWh;Wj为极限供电量，kWh。

实际应用中，一是考虑县城年用电量增加15% 以上，必须留有15%的裕度;二是考虑变压器三相负荷不平衡在20%以内，由此可求得变压器容量为315 kVA 的台区安全供电量最大值在100万kWh 左右。

3.3 台区经济供电区

考虑台区变压器安全运行，台区负荷越低、供电量越少越好，但从经济角度考虑则不行:①增加台区布点数量，投资将增加而收益不变，经济效益下降;②台区的变损率将升高，供相等电量损耗增加，也不经济。考虑台区管理安全的同时，也考虑经济效益，本文将μ - σ 定义为台区经济运行的最小值，将台区年供电量大于μ - σ 的区域为经济供电区。

由表4 可知，对于变压器容量为315 kVA 台区的经济供电区为40 万kWh 以上。同样可得其它容量变压器经济供电区的最小值为:

式中 Wmin为台区经济供电区的最小值，kWh;Wj为极限供电量，kWh。

3.4 台区安全经济供电区

由式(2)和式(3)，可得出台区安全经济供电区为:

式中 WS为安全经济供电区;Wmin为台区经济供电最小值，kWh;Wmax为台区安全供电最大值，kWh。

对于变压器容量为315 kVA 台区，经济安全运行区域为年供电量在40 ～100 万kWh 之间。

4 台区变压器防过载措施及效果分析

4.1 处理措施

每年初对上年度各台区供电量情况进行统计分析，根据式(1)— (4)，找出位于安全经济区以外的台区和超极限供电量台区，分别采取以下措施:

1)台区间负荷调整

负荷调整的原则:就近调整和向供电量小于Wmin的台区调整。台区调整必须在1 月份完成。

2)做好应急项目

对于供电量大于极限供电量Wj而又不能就近调整的，申报迎峰度夏应急项目，争取在夏季高负荷到来前处理好。

3)做好下年度电网规划

对于供电量处在安全供电最大值Wmax与极限供电量Wj之间的台区，不能就近调整时，将其列入下年度电网规划。

4)高负荷时测温测负荷，台区相间调整

由以上可知，在安全供电区，只考虑了台区三相间负荷不平衡在20%以内，因而在高负荷时，要加强对供电量较高台区的每相负荷测量和测温，出现负荷不平衡时和发热点时，立即进行相间负荷调整和处理。

5)加强用户侧管理，只有在安全区以内的台区才能接入新用户，且要考虑用户用电负荷大小。

4.2 效果分析

图1 为隆回县城2008—2010 年台区供电理概率分布图。由图1 可知，2008 年的供电量分布很不合理，年供电量30 万kWh 以下的台区最多，还有相当一部分台区的年供电量大于150 万kWh，相当多台区年供电量大于120 万kWh。2009 年3 月，对台区按以上措施进行处理，年供电量30 万kWh以下的台区大为减少，杜绝了年供电量140 万kWh以上的台区，使得供电量趋向合理。2010 年，台区调整向经济安全区，使得年供电量分布更加集中，没有出现配电变压器因过载而损坏现象，同时台区的故障大大减少。

5 结论

1)台区变压器最高负荷是其平均负荷的1.54倍。

2)台区的年供电量有一个极限值，超过此值变压器将会因过载而损坏。通过理论分析计算，对于变压器容量为315 kVA 台区的极限年供电量为140 万kWh。

3)台区年供电量有一个经济安全区，供电量位于此区域的台区既是安全的，也是较经济的。对于变压器容量为315 kVA 的台区，其经济安全供电区为40 ～100 万kWh。

4)文中提出位于安全经济区以外的台区和超极限供电量台区的处理措施，并收到良好效果。

〔1〕忻俊慧. 标准化改造台区存在的问题分析〔J〕. 湖北电力，2008 (5):9-11.

〔2〕王思超，郭涛. 电力系统负荷预测分析方法〔J〕. 东北电力技术，2005 (11):41-43.

〔3〕朱健峥. 短期台区电力负荷预测方法探讨〔J〕. 机电信息，2010 (18):120-121.

〔4〕周翔. 配电台区变压器运行维护工作探讨〔J〕. 湖北电力，2010 (2):59-60.

〔5〕沈晓东，刘俊勇，孙毅. 配电网重构的研究和发展〔J〕. 四川电力技术，2003 (2):1-5.

〔6〕郭华，杨定元. 配网规划中负荷预测的方法及特点〔J〕. 宁夏电力，2004 (3):95-96.