典型电网技术降损措施研究及应用

第43卷第3期2019年6月DOI:10.19308/j.hep.2019.03.004

典型电网技术降损措施研究及应用

王文娜1，孙

菊2，唐泽洋1，周

楚1，刘海光1，曹

侃1，蔡德福1

（1.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北武汉430077；

［摘

要］从分析鄂州电网现存的问题入手，介绍了电网经济运行，变压器、线路的降损评价方

2.国网湖北省电力有限公司鄂州供电公司，湖北鄂州436000）

法，对设备的降损效果进行量化分析。提出调整电网负荷结构、提升无功电压管理、加强配网线损管理等针对鄂州电网的技术降损建议与措施。

［关键词］变压器；电网经济运行；线损；电网负荷［中图分类号］TM714

［文献标志码］B

［文章编号］1006-3986（2019）03-0023-06

ResearchandApplicationofTypicalLine-LossReductionMeasuresfor

PowerGrid

WANGWenna1，SUNJu2，TANGZeyang1，ZHOUChu1，

LIUHaiguang1，CAOKan1，CAIDefu1

（1.ElectricPowerResearchInstitute，StateGridHubeiElectricPowerCo.，Ltd.，WuhanHubei430077，China；2.EzhouPowerSupplyCompany，StateGridHubeiElectricPowerCo.，Ltd.，EzhouHubei436000，China）

［Abstract］ThispaperstartswithanalyzingtheexistingproblemsofEzhoupowergrid，andthenintroducesitseconomicoperation，themethodoftransformerandlinelossreductionevaluation，andalsomakesaquantitativeanalysisonthelossreductioneffectofequipment.Finally，thepaperputsforwardsuggestionsandnetworkloss.

enhancingthemanagementofreactivepowerandvoltage，andstrengtheningthemanagementofdistribution［Keywords］transformers；powergrideconomicaloperation；technicallineloss；loadofpowergrid

measurestoreducethetechnicallossofEzhoupowergrid，suchasadjustingtheloadstructureofpowergrid，

0引言

电力行业作为中国能源消耗的主要行业，电能

国家电网有限公司技术线损管理中存在的主要问题［13-16］。因此，加快电网建设、优化电网结构、提高经济运行水平、加大设备技术改造力度、加强技术降损措施的技术经济分析等是降低国家电网有限公司系统技术线损的主要措施［17-31］。

本文依据《国家电网公司技术降损工作指导意见》（国家电网生［2009］623号），选取鄂州电网2018年1月1日～12月31日相关数据，对该地区设备的规模选型、无功补偿配置、经济运行水平等进行降损效果量化分析，提出了相应的降损建议措施。

传输过程中产生的大量能源浪费是阻碍低碳建设的重要原因之一［1-3］。电力网电能损耗是电网经营企业在电能传输和营销过程中从输电端关口表至所有用电客户的终端贸易结算表之间的输变、配电过程中所产生的电能损失［4-7］。电力网电能损失率（简称“线损率”）是电力企业的一项重要综合性技术经济指标，它反映了一个电力网的规划设计、生产技术和运行管理水平。据统计，我国平均线损率与发达国家的线损率相比约高2~3个百分点

［8-12］

。

1

1.1

鄂州电网存在的问题

鄂州电网结构总体来说较薄弱。有10座变电电网负荷结构不合理

电网结构不尽合理、经济运行水平不高、高损老旧设备较多、安全性与经济性矛盾日益突出等是目前

［收稿日期］2019-03-25

［作者简介］王文娜（1990），女，湖北武汉人，硕士，工程师。

站仍是单台主变供电，变电站单变比例较高，接线方式单一。部分变压器由于容量偏小，年最大负载率超过70%，在迎峰度夏、迎峰度冬期间易发生重

·23·

第201943卷第年63月期湖北载。个别变电站有两台主变，其中一台主变年最大负载率超过70%，而另一台主变年最大负载率低于30%均衡。。上述情况均表明该地区变压器的负荷分布不1.2

地区无功分布不均衡

鄂州电网工业负荷比例大且集中，全网无功分布不均衡。受吴城钢铁公司、鸿泰钢铁公司等多家钢厂及其他重工业用户影响，110kV楚藩、柴汤、八一变电站变压器无功功率随负荷变化明显，功率因数调整困难。AVC无功优化控制系统受负荷波动影响，电压波动较大，易造成动作次数达上限，对人工调整需求高。此外，220kV月陂、罗庄、沙塘等变电站10kV负荷低，电容器单组容量、补偿容量较大，易造成10kV母线过电压，导致电容器投入率低。2.3

设备老旧，配网网架相对薄弱

鄂州电网有多条JKLYJ-240型号导线，其最大电流仍超过线路限额电流值80%以上，存在重过载风险。该地区仍有多台型号为S9（使用年限20年以上）及以下的高耗损变压器在运，多个台区变压器存在容量超标和三相不平衡问题，台区变压器非经济运行情况突出。

2

降损评价方法

2.1

电网经济运行

1变压器经济运行指标由日平均负载率和功率）变压器经济运行因数衡量。《电力变压器经济运行》［32］

定义了主变、配变日平均负载率。主变日平均负载率为：

22β=

P+QS（1）

N

式（1）中，β代表日平均负载率，P代表日平均有功值，Q代表日平均无功值，SN代表绕组正常额定功率。

配电变压器的日平均负载率为24时点配电负载率之和除以24，其中配电负载率为三相有功总功率除以额定容量。主变和配变的年最大负载率取日平均负载率的最大值。

依据《国家电网公司技术降损工作指导意见》，设备的非经济运行区间是指日平均负载率低于30%或高于70%。非经济运行天数是指，在评价年度，设备的日平均负载率运行在非经济运行区间的累计天数。35kV及以上变电站有多台变压器运行时，24·

电力

Vo1.43Jun.2019No3在保证电网安全运行的前提下，应加强无功装置投切管理，使高峰负荷时变压器一次侧功率因数不低于0.95，低谷负荷时不高于0.95。10kV配电变压器在高峰负荷时低压侧功率因数应达到0.95以上，高压侧功率因数不宜低于2依据）线路经济运行

0.90。

《导体和电器选择设计技术规定》，线路经济运行电流为经济电流密度乘以主干线截面积［33］。表1列出了导线经济电流密度。

表1

导线经济电流密度

Table1Lineeconomiccurrentdensity导线材料年最大负荷利用小时数/h经济电流密度（/A/mm2）钢芯铝绞线33000以下1.655000-5000以上0001.150.90铜线33000-5000以下3.005000以上0002.251.75铝芯电缆33000-50000以下001.925000以上1.731.54铜芯电缆33000-5000以下2.505000以上0002.252.2

变压器降损评价方法

2.00《电力网电能损耗计算导则》定义了主变功率损耗、主变改造节电量和变电站无功补偿节电量［34］。

主变压器功率损耗DE为：

DE=P20+βPk

（2）

式（2）中，DE为变压器功率损耗，P0为变压器空载功率损耗，β为变压器平均负载率，Pk为变压器额定负载功率损耗。

主变改造的节电量D(DE)为：

D(DE)=(DE-DE1)´T

（3）

式（3）中，D(DE)为更换变压器年节电量，DE为改造前变压器功率损耗，DE1为改造后变压器功率损耗，T为变压器年运行时间。根据《国家电网公司技术降损工作指导意见》，年运行时间T统一取8760-24）h。

变电站无功补偿节电量D(DE)：

D(DE)=QC(KQ-tanθ)´T

（4）

其中，QC是无功补偿投入的容量。补偿装置

·（Vo1.43Jun.2019No3湖北的无功经济当量KQ是该点以前无功潮流流经的各串接的元件无功经济当量的总和。tanθ是电容器的介质损耗角正切值，由厂家提供。T是无功补偿设备的投运时间。2.3

线路降损评价方法

根据《电力线路增容改造节约电力电量测量与验证规范》，电力线路改造的节电量D(DEL)为［35］：

D(DE′2L)=Ijf(R-R′)´T

（5）

其中，D(DEL)为线路更换导线年节电量，I′jf

为改造后线路的均方根电流，R为改造前的导线电阻，R′为改造后的导线电阻，T为线路年运行时间。改造后线路的均方根电流I′jf简化取年平均电流Iav计算。

3

设备降损评价

3.1

变电设备降损评价

非经济运行区间超过50d的变压器共62台，其

中59台表现为偏轻载，主要原因为负荷季节性变化较大，居民负荷高峰值、低谷值差异较大。建议调整运行方式，将部分负荷转移至轻载变压器运行。对于年最大负载率大于70%，且迎峰度夏、迎峰度冬期间易重载运行的变压器，建议逐步对主变进行增容改造。

40000/110以楚，3空号载主损变为例，原变压器型号为SSZ9-

改造前平均负载率（取该变压器日平均负载率的平耗34.83kW，负载损耗154kW，均值估算）为49.45%，年损耗电量633.3MWh。通过改造，将该变压器型号更换为SZ11-50000/110，空载损耗26.25kW，负载损耗169.5kW，改造后平均负载率为39.56%，改造后年损耗电量达到461.1MWh，通过改造年节电量达到172.2MWh。其他降损可操作性比较强的主变，改造后预计年节电量见表2。

Table2Annual表power2预计主变改造后年节电量

savingsaftertransformationoftransformers年节变压器名称电压等级/kV原变压器型号改造后变压器型号电量华1号主变220MWh/城1号主变110SFPSZ8-120000/220SZ11-50000/110SFSZ-150000/220910.0城2号主变110柴1号主变110SSZ11-50000/110SZ11-50000/110SZ11-63000/110SZ11-63000/11056.478.9楚3号主变110SSZ9-40000/110SZ11-63000/110吉2号主变35S9-2000/35SZ11-50000/110SZ11-5000/35172.284.9348.4电力

第201943卷第年63月期高峰负荷、低谷负荷时功率因数不满足要求的变压器可通过改造无功补偿装置达到节省电力的目的。以楚1号主变为例，预计改造应用的无功补偿全投容量值为6012kvar，电容器的介质损耗角正切值0.0005，无功经济当量为0.06，无功补偿装置在最大节电力情况下等效运行时间为2920h，通过本次改造年节电量达到1044.5MWh。其他降损可操作性比较强的主变，无功补偿装置改造后预计年节电量见表3。

表3

预计主变无功补偿装置改造后年节电量

Table3

Annualpowerpowercompensationsavingsaftertransformationdevicesofreactive

电容器组电压等级/kV改造应用的无功补偿全投容量值/kvar年节电量/MWh叶2号电容器1101108钢1号电容器11090161钢2号电容器11096001392.7方1号电容器11086001667.9城2号电容器11080161667.9楚1号电容器11060160121392.711061392.7楚3号电容器车1号电容器11060121044.5庙1号电容器沼2号电容器11080121044.51044.5太1号电容器3530162000000521.2392.7347.53.2输电线路降损评价

35目前整站、整线扩建性技改，原则上不考虑

要，kV若通过调整负荷分配仍不能降低运行电流，线路及变电站，故合理调整负荷分配尤为重可更换导线，增大线径，降低输电线路损耗。

LGJ-240/40以110，kV导线路径长度为华旭线为例，20.06改造km前，导单位线长导

线型号为

线电阻为0.12Ω/km，改造后导线型号为LGJ-300/40，单位线长导线电阻为0.048Ω/km，导线电流简化取年平均电流246.7MWh。80.72其他A降计算，损可操通过改造年节电量达到路，改造后预计年节电量见表作4。

性比较强的输电线

表4

预计输电线路改造后年节电量

Table4

Annualpowertransmissionsavingslinesaftertransformationof

线路名称电压等级/改造前导线改造后导线年节电量型号型号华旭线110kV华骆线110LGJ-240/40LGJ-240/30LGJ-300/40MWh/郎石线110LGJ-240/30LGJ-300/40246.7LGJ-300/40134.751.5·25·

第201943卷第年63月期湖北4

建议

4.1

调整电网负荷结构，提高变压器经济运行水平

行分析，1）根据负荷季节变化，逐步对仅配置一台主变的变电站和重载变定期开展变压器经济运电站进行增容改造。

方式。在2）加强设备监控，220kV月陂变、根据负荷情况及时调整运行

罗庄变增容前，严格控制

变电站负荷。针对年最大负载率超过70%的主变，及时调整间隔，将部分负荷转移至梧桐湖、创业园、文星等新建变电站或者庙岭、蒲团等其他轻载变电站代运行。

径，降低输电线路损耗。

3）逐步更换华旭线等3条线路的导线，增加线温工作，4）加强设备巡视，提前制定防范措施、增加高峰负荷期间特巡和测

预防控制预案及供电恢复方案。4.2

提升地区无功电压管理

节不1合）加强对理的站AVC点增无功优化控制系统的管控，大人工干预力度，重点关对调注八一、楚藩、柴汤3个变电站无功补偿重点地区。按照2电）对无功补偿度不足或未配置电容器的主变，

网功率因数合格率高低以及无功缺额，分年、分批对电容器组进行改造。对于单组容量过

大，造成设备使用效率低的站内无功补偿装置，应进行分组改造，降低单组容量。

等非线性用户尽快进行谐波治理。强化政企联动3）持续开展电能质量治理工作，督促大型钢厂

手段，提升谐波污染治理工作成效。4.3

加强配网线损管理

今后1配）加强运行分析工作，变新增工程的设计深入开展项目储备。在环节，严格管控配变容量，避免容量过大导致损耗增大。选用S13及以上节能型变压器，减少变压器损耗，并逐步淘汰S9（使用年限20a以上）及以下的高耗损变压器。做好三相负荷不平衡抑制和调整，2）加强配网运行管理，开展季节性运行维护。

降低台区低压三相负荷不平衡度。对年高峰负荷时低压侧功率因

数低于0.95和有较大无功需求的配变，安装无功补偿装置，提高功率因数。

配电线路逐条进行分析，3）对最大电流超过线路限额电流值确定负荷调整方案。80%以上的26·

电

力

Vo1.43Jun.2019No35

结语

强化节能降损管理是供电企业提高经济效益的有效手段之一。通过对鄂州电网存在的问题进行分析，运用科学有效的降损评价方法，对设备的降损效果进行量化分析，进而提出从调整电网负荷结构、加强无功电压管理、强化配网线损管理的角度，降低鄂州电网技术线损的建议措施，具有一定的参考指导作用。

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