推进节能降耗 打造绿色电网

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［摘要］本文结合鄞州电网的实际情况，从配电变压器的优化选择，电网升压改造，提高功率因数，合理调整电网运行电压，合理调整运行变压台数这五方面，来讨论推进电网的节能降耗，打造绿色电网。

［关键词］配电网 节能降耗 经济

中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：

前言

电能在经过输、变、配电设备，由于这些设备存在阻抗，因此电能通过时，在电阻作用和磁场作用下，就会产生电能损耗，以热能的形式散发在周围介质中，这个电能损耗称为线损电量。其计算式为

线损电量=供电量-售电量

式中供电量是指电力企业供电生产活动的全部投入电量。

售电量是指电力企业卖给用户的电量和电力企业供给本企业非电力生产用的电量。

线损电量通常分为负载损耗（可变损耗）和空载损耗（固定损耗），负载损耗是指输、变、配电设备的铜损耗，它与流过电流平方成正比；空载损耗是指变配电设备中的铁损、电晕损耗、绝缘体中的介质损耗，这部分损耗与运行电压高低有关。

线损率是电力系统规划设计、生产运行、经营管理和企业经济效益水平的综合体现。追求尽可能低的线损是提高企业经济效益的重要手段，线损的高低对企业经济效益的影响非常巨大。以鄞州供电局为例：2010年供电量63.5亿千瓦时，若线损率下降0.8个百分点，可减少电量损耗0.52亿千瓦时，按平均售电价730.35元/千千瓦时计算，将增加利润3797.8万元。

结合鄞州电网的实际情况，本文提出以下几种技术措施来打造节能低耗的绿色电网：

一、公用配电变压器的优化选择

公用配电变压器普遍存在年负荷利用小时较少，随着变压器台数的增多，变压器的自身损耗成为占线损比重比较大的一部分，所以，如何降低变压器自身损耗是节能降耗的重要环节。非晶合金铁芯变压器是我国“九五”重点推广的新型节能产品，对配电系统的节能降耗具有重大意义。而鄞州几乎未见非晶合金变压器的应用。非晶合金变压器节能效果和投资差额回收见表1

表1非晶合金变压器节能效果和投资差额回收

注：表中价格仅供参考

可见非晶合金变压器每台每年可节约电能5518kWh，一年节约电费4028元。虽然非晶合金变压器比S11变压器价格高约30%，400kVA每台贵约1.5万元，因此所增加的成本可在变压器运行的4-7年内回收，而变压器使用寿命一般都在20～30年，因此此后15～25年非晶合金变压器的运行成本更低。

鄞州区目前公变容量为2005560kVA，以表1数据做参考，按照400kVA非晶变压器当量计算，可以节约空载损耗电量2767万千瓦时，按每千瓦时电费0.73元的售电价，可以节约电费2019.9万元，节能和经济效益相当可观。

二、电网升压改造

电网升压改造是指在用电负荷增长，造成线路输送容量不够或者能耗大幅度上升，达到明显不经济的地步，以及为简化电压等级，淘汰非标准电压所取的技术措施。

当输送负荷不变时，升压后降低功率损耗的百分率：

（1）

线路升压降损节电量：

（2）

式中， ——电网升压前额定电压，kV；

——电网升压后额定电压，kV；

——电网升压前的损失电量，kWh

电网升压后功率损耗降低百分率如表2

表2电网升压后功率损耗降低百分率

目前鄞州供电局还有10座35kV公用变电所，其中几座已经输送容量不够，达到明显不经济的地步，亟需改造为110kV等级变电所。

在负荷集中度高的工业区、商务区，更宜用20kV配电线路深入负荷中心供电，不但提高输送容量，而且降低了线路损耗，更经济、节能。

三、提高功率因数，减少电能损耗

1、提高功率因数可以减少线路损耗

如果输电线路导线每相电阻为R（Ω），则三相输电线路的功率损耗为

（3）

式中 ——三相输电线路的功率损耗，kW；

——电力线路输送的有功功率，kW；

——线电压，V；

——线电流，A；

由式（3）看出，在有功功率一定的情况下，越低，功率损耗越大。设法将提高，就可以减小。

在线路的电压U和有功功率P不变的情况下，改善前的功率因数，改善后的功率因数，则三相回路实际减少的功率损耗可按下式计算

（4）

2、减少变压器的铜损。变压器的损耗主要有铁损和铜损。如果提高变压器二次侧的功率因数，可使总的负荷电流减少，从而减少铜损。

提高功率因数后，变压器节约的有功功率和节约的无功功率的计算公式为

（5）

（6）

式中、——变压器的有功功率节约值和无功功率节约值，kW、kvar；

P2——变压器负载侧输出功率，kW；

SN——变压器额定容量，kVA；

——变压器原负载功率因数；

——提高后的变压器负载功率因数；

PK——变压器的短路损耗，kW；

QK——变压器额定负载时的无功功率，kvar。

表3负荷功率因数提高到0.95时有功损耗的降低百分数

据7月份数据鄞州供电局10kV母线功率因数统计情况，483条线路中，功率因数在0.95以下有228条，0.90以下有55条，0.80以下有3条。可见，提高负荷的功率因数，让无功功率基本就地平衡，线损就可以大为降低，而且还可以改善电压质量和提高线路和变压器的输送能力。在美、英、日等国家规定配电线路上基本不送无功功率，供电线路的功率因数在高峰负荷达0.95以上，在低谷负荷时为1.0左右。

四、合理调整电网运行电压

调整电网运行电压可以降低配电网的线损，但并不是配电网的电压调得越高，线损电量就越小；或配电网的电压调得越低，线损电量就越小。10kV配网中，一般变压器空载损耗约占配网总损耗的40%～80%。特别是配电线路在深夜运行时，因负荷低，所以运行电压较高，造成空载损耗比例更大。因为在一个配电网中往往有很多台变压器，其中铁心损耗与电压的平方成正比，而绕组的铜损和输电线路的电阻损耗则与电压平方成反比。对同样大小的负荷来讲，如果提高运行电压，则会导致铁损增加、可变损耗减小。因此，必须合理地调整电网运行电压，以达到节能降耗的目的，对于农电线路在非排灌季节的情况更是如此。

五、合理调整运行变压台数

为了适应变电站容量分期建设以及提高供电可靠性的需要，通常变电站有2～3台主变，对于季节性变化的负荷，可以在轻负荷季节切除一台变压器，而在重负荷的季节把全部变压器投入运行，这样来减小电能损失。

后记

坚强的智能电网支撑着鄞州绿色电网进一步发展，降低线损就是节约电力，每节约1千瓦时的电能就相当于节约0.4千克的标准煤；同时促进节能高效新技术、新设备、新工艺的推广应用，迫使现有高能耗老设备的更新改造；对某些电力短缺、供需矛盾紧张的地区，加强线损管理，降低损耗，在一定程度上对一其可起缓解作用。

降损是个复杂的技术和管理工程，受于时间和个人能力限制，本文仅粗粗地提到几种降低线损的技术措施，文中有许多不正之处，欢迎指正！

参考文献

[1] 电力网电能损耗管理及降损技术/张利生编著.—2版.北京：中国电力出版社，2008

[2] 电网降损方法与管理技术/王柳主编.—第1版.北京：中国水利中国水利水电出版社，2010

[3] 农村电网节能降损与自动化实用技术/倪建立等编著.—北京：中国电力出版社，2008

[4] 电力网降损节能手册/雷铭主编；贵州电力试验研究院，华北电力科学研究院有限责任公司组编.—北京：中国电力出版社，2005

[5] 注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导书.供配电专业/注册电气工程师执业资格考试复习指导教材编委会编.—北京：中国电力出版社，2007