合理安排运行方式,实现电网经济运行

张明 代飞 唐新杰 蔡夕多

摘要：通过分析，结合电网的实际运行情况，提出了合理调整电网运行电压;加强无功管理，提高电网功率因数;调整变压器的经济运行;合理安排设备检修等措施，从而达到降低电网能量损耗，实现经济运行的目的。

关键词：电网运行;功率因数;经济型电网

电力系统经济运行的基本原则是：在保证电力系统安全可靠运行和电能质量符合标准的前提下，尽量提高电能生产和输送的效率。对运行中的电力设备，要降低损耗，首先必须从合理安排系统运行方式人手，因为这些措施不仅不需要增加投资，而且在降低损耗的技术措施中，是最合理和最经济的。通过适当提高电网的运行电压;合理组织变压器的经济运行;调整用户的负荷曲线;安排好设备检修计划等措施来加强电网的运行管理，才能实现电网的经济运行，从而达到降低系统损耗的目的。

1、合理调整电网运行电压

1.1变压器的损耗

变压器的损耗主要由铜损和铁损组成。变压器的铜损和绕组中的电流平方成正比，与运行电压的平方成反比。因此，称为可变损耗，用△PK表示。变压器的铁芯损耗（铁损）与铁芯中的感应磁通有关，也即与变压器的运行电压有关，变压器铁损与电网运行电压的平方成正比，与绕组中的电流无关。由于系统的运行电压，基本保持稳定，因此铁损的变 化也很小，称为不可变损耗，用△P0表示。

1.2输电导线的损耗

输电导线的损耗用△PL表示。

导线的损耗和导线中的电流平方成正比，与电网运行电压的平方成反比。因此导线的损耗也是可变损耗。

由此可知，电网的总损耗为：∑△P=△PK+△P0+△PL

其中变压器铁损△P0 （不可变损耗）在电网运行电压提高，变压器分接头作相应调整后，可接近不变。而变压器铜损及线路损耗的和△PK +△PL（可变损耗）与电网的运行电压的平方成反比。当△PK +△PL（可变损耗）占电网总损耗∑△P的比例大于50%时，适当提高电网运行电压可明显降低电网损耗。当∑△P0（不可变损耗）占电网总损耗∑△P的比例大于50%時，应适当降低电网运行电压，才能降低电网的损耗。通过以上分析，由于变压器供电负荷较大，电网可变损耗占的比例一般大于50%，因此地区调度（地调）可以采用以下方法组织电网的经济运行，适当提高电网的运行电压水平：

（1）在系统无功充足的情况下，地调适时调整220kV变电所主变分接头档位，适当提高1lOkV母线电压，以提高1lOkV电网运行电压。

（2）地调适时调整管辖范围内1lOkV各变电所主变分接头档位，提高各所lOkV母线电压，并控制在电压合格范围，从而提高1lOkV配电网的电压水平。

（3）地调应加强管辖变电所电容补偿装置的投退，在负荷高峰期，尽量投入电容器，在负荷低谷期，适当退出电容器，使各所lOkV母线电压维持在较高的合格水平。

（4）在年负荷高峰期，应要求各供电公司（所）及时调整配网变压器台档位，适当提高lOkV变压器低压侧380V配电网的运行电压。

（5）地调应要求各统调发电厂以功率因数0.8为标准发电，尽量多发无功功率，以提高1lOkV电网电压水平。

2、加强无功运行管理，提高电网功率因数

对于运行中的电网，无功功率在电网中传输，增加了导线的有功功率损耗，而实现无功功率的分层分区就地平衡，不仅可改善电压质量，对提高电网运行的经济性也有重大作用。 线路功率损耗与电网功率因数的平方成反比，功率因数提高时，电网能量损耗下降。为此应采取以下措施，加强无功管理，提高电网功率因数：

（1）在安排系统运行方式上，应及时调整变电所电容器的补偿容量。

（2）应及时投退各变电所电容器组，并灵活掌握，有条件的可以采用VQC（无功自投装置），适时调整系统电压。

（3）及时对系统无功补偿容量进行计算分析，对补偿容量不足的变电所，应通过改造加装电容器组。

（4）各供电公司（所）应在负荷较重的10kV线路加装无功补偿装置，并加强管理。

（5）严格考核大工业用户功率因数，要求装设电容器组，并加装无功电能表，采取奖罚制度。

（6）鼓励大工业企业装设的同步电动机，在负荷高峰期过励磁运行。

3、组织变压器的经济运行

对于35kV及以上输变电网，在一个变电所内装设有n（n≥2）台容量及型号相同的变压器，总负荷功率为S，且n台主变并联运行时，则n台主变的总损耗为：∑△PT（N）=n△P0+n△Ps（S/nSN）2

式中△P0-主变空载损耗，kW

△Ps一主变短路损耗，kW

SN一主变额定容量，kVA

由上式可见，变电所主变的铁损与主变台数成正比，铜损与主变台数成反比。当变压器轻载运行，铁损占的比例大于50%时，应减少变压器台数，才能降低变电所内变压器总损耗，当n台并联运行的变压器的总损耗与n-1台并联运行的变压器的总损耗相等时，则变电所的总负荷功率为临界功率，临界功率可由下式算出：Scr=SN[n（n-1） △P0/△Ps]1/2当负荷小于临界功率时，在供电可靠性允许的情况下，可考虑一台主变退出运行，转为热备用，以减少变压器损耗。因此，可采取以下技术措施，组织变压器的经济运行：

（1）对于长期低负荷运行的10kV配网，变压器台可停用，负荷由其他就近变压器台转供电。

（2）有多台变压器同时并联供电的区域，在负荷低谷期且供电可靠性允许情况下，可减少一台或多台变压器运行。

（3）对于大型工业企业，可采用两台容量不同的变压器，将动力及照明电源分开。

（4）根据实际计算分析，在负荷较低、供电可靠性允许的情况下，对多台变压器并列运行的变电所，可将一台或多台主变退出运行转为热备用。

4、安全经济型电网

由于电网的线损主要是由变压器损耗与电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合，组建成“安全经济型电网”。

因此，应重点从以下几方面考虑：

（1）调整不合理的网络结构

合理设计、改善电网的布局和结构;避免或减少城农网线路的交错、重叠和迂回供电，减少供电半径太大的现象。

（2）采用子母变压器，合理选用变压器容量，避免“大马拉小车”现象。

城农网改造应注意合理分配变压器台数与容载比，一般负荷在65%～75%时效益最高，30%以下算“大马拉小车”。可根据负载波动及对季节性波动的负载，选择二台容量不等变压器经济运行，即子母变压器，以满足不季节不同时间农网对电量的需求。

（3）配变的安装地点应合理、经济

针对配变单端供电情况，应适当将配变安装在负荷中心处，这样可使低压线路由一路输出变为几路输出，从而提高电壓质量，降低了低压线损。

（4）农网应积极应用节能装备

农网配变多为生活、动力及农排混合供电，因而存在有峰谷负荷相关悬殊，低谷用时间内配变二次电压升高以及配变的实际电能转换效率低的问题，而如果安装使用了配变节能自动相数转换开关，就可以解决上述问题，从而有效地降低了变压器、线路的空载、轻载损耗。

（5）优化合理选择电力线路导线截面

按经济电流密度优化合理选择电力线路导线截面，导线选择应按经济电流密度优化合理选择并考虑留有一定发展的余度，这样既可以降低线路损耗又可以减少重复投资。

（6）简化电网的电压等级，降低网络损耗电压如能简化一级，这样可减少一级设备，减少运行管理和检修工作，减少线损。城市负荷中心应尽量用高压引入，可以缩短配电线路的供电距离;如具备经济技术条件应对线路升压改造，根据线路输送容量和输送距离，以及发展要求合理选择升压方案，而且升压投资回收率较快，因此适当考虑升压供电是可行的。

（7）选用节能型变压器，淘汰高能耗变压器

S9系列变压器为目前我国10kV和35kV的电力变压器低损耗产品，对还在使用中的高能耗变压器应利用改造，合理规划，予以淘汰或更新改造。在电网改造设计中对新型变压器的容量选择，不仅应考虑到变压器容量利用率，同时更应考虑到变压器的运行效率。使变压器运行中的有功损耗和无功消耗最低。

5、合理安排变压器的运行方式，保证变压器经济运行

变压器经济运行应在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化、变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。变压器经济运行节电技术是把变压器经济运行的优化理论及定量化的计算方法与变压器各种实际运行工况密切结合的一项应用技术，该项节电技术不用投资，在某些情况下还能节约投资（节约电容器投资和减少变压器投资）。所以，变压器经济运行节电技术属于知识经济范畴，是向智力挖潜、向管理挖潜实施内涵节电的一种科学方法。

（1）合理计算变压器经济负载系数，使变压器处于最佳的经济运行区。

变压器并非在额定时最经济，当负荷的铜损和铁损相等时才最经济，即效率最高。两台以上主变压器的变电所应绘出主变压器经济运行曲线，确定其经济运行区域，负荷小于临界负荷时，一台运行。负荷大于临界负荷时两台运行。

（2）平衡变压器三相负荷，降低变压器损耗。

变压器不平衡度越大，损耗也越大，因此，一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。

（3）合理调配变压器的并列与分列的经济运行方式。

按备用变、负载变化规律、台数组合等因素，优先考虑技术特性优及并、分列经济的变压器运行方式。

（4）变压器运行电压分接头优化选择。

在满足变压器负载侧电压需要的前提下，用定量计算方法，按电源侧电压的高低和按工况负载的大小，对变压器运行电压分接头进行优化选择，从而降低变压器损耗，提高其运行效率。

（5）合理考虑变压器的特殊经济运行方式，降低损耗。

变压器由于使用范围较广，根据不同的运行方式与电网结构，需要考虑一些特殊的运行方式，以达到经济运行。如三绕组与双绕组并列、两侧并列与另一侧分列及负载有备用电源等等不同的组合运行方式，达到最佳的经济运行。

（6）根据不同用户，采用一些特种变压器。

由于供电系统的用户范围广大，对一些特殊用户要考虑特殊的供电方式才能使投入的变压器达到最佳的经济运行状态。如单相变、电炉变、调压变、专用变等，以满足专一用户而不影响其他用户的经济运行。

6、合理调节配网运方使其经济运行

电力系统的经济运行主要是确定机组的最佳组合和经济地分配负荷。电网要考虑的是全系统的经济性，是在保证区域电网（110kV以上）和地区电网（110kV以下的城区网、农网和企业网）的安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用电网中现有输（配）变电设备，在系统有功负荷经济分配的前提下，做到配电网及其设备的经济运行是降低线损的有效措施。

（1）合理调整配电线路的联络方式

配电线路应该采取最佳运行方式使其损耗达到最小，如通过互为备用线路、手接手线路、环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。

（2）按经济功率的分布选择网络的断开点

环形供电网络，按经济功率的分布选择网络的断开点。

对于环形的供电网络，正常需要运行断开，应根据两侧压降基本相等的原则，找到一个经济功率的断开点，使线路的电能损耗最小。

（3）推广带电作业，减少线路停电时间

对双回线路供电的网络，双回线路并列是最经济的，如因检修工作，其中一条线路停电，则由于负荷电流全部通过另一条运行的线路，会使线损大增加，因此要尽量利用带电作业，减少双回线的停电次数与时间。

7、合理配置电网的补偿装置

（1）增装无功补偿设备，提高功率因数

对农网线路，合理增设电容器，增强无功补偿，提高功率因数，根据供电网络情况，运用集中补偿和分散补偿相结合的方法，变电所可通过高压柜灵活控制功率因数的变化。

（2）无功功率的合理分布。

在有功功率合理分配的同时，应做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算制定合理的补偿方式;

（3）合理考虑并联补偿电容器的运行

过去主要考虑投入电容器能减少变压器和线路损耗，而忽视了电容器的投入会增加电容器的介质损耗。所以应以总损耗最小为基础来计算投切电容器的临界点负载和多组电容器的经济运行区间。

8、做到经济调度，有效降低网损

电网经济调度是以电网安全運行调度为基础，以降低电网线损为目标的调度方式。电网经济调度是属于知识密集和技术密集型领域，是按电网经济运行的科学理论，实施全面电网经济运行的调度方式。

（1）合理制定电网的运行方式。

合理调整电网年度、季度运行方式，把各种变电设备和线路有机地组合起来充分挖掘设备的潜力，减少网络损耗，提高供电的可靠性。

（2）根据电网实际潮流变化及时调整运行方式。

做好电网的经济调度，根据电网的实际潮流变化，及时合理地调整运行方式，做好无功平衡，改善电压质量，组织定期的负荷实测和理论计算，使电网线损与运行方式密切结合，实现电网运行的最大经济效益。尤其在农网运行中，应合理调度电力负荷，强化用电负荷管理，从而达到配电网络的降损节能。另外，合理调整负荷，提高负荷率及调整三相不平衡电流。在相同的总用电量条件下，负荷率越高，峰谷差越小，则线损越小，因此合理调整负荷，提高负荷率、削峰填谷、适时分、并列及转移负荷有利于降低线损。由于线路负载三相平衡度大，则不仅增加相线和中线上的损耗，同时危及配变的安全运行。必须及时进行设整。