(一)合理确定环网的运行方式

环形电力网是合环还是开环运行,以及在哪一点开环运行,都与电网的安全、可靠和经济性有关。从降低线损的观点来考虑,在均一网络(各段线路的R/X相同)中,同一电压等级的环网,功率分布与各段电阻成反比(即功率经济分布),这时合环运行可取得很好的降损效果。在非均一程度较大的网络中(如电缆和架空线构成的环网、截面相差太大的线路或通过变压器构成的环网等)功率按阻抗成反比分布(功率自然分布)。这时,只要负荷调整适当,开环运行对降损将是有利的。

通常城市环形电力网选择最优解列点采取开环运行,这时最优解列点的选择对降损是至关重要的。如果是均一的电力网,即各段线路的R/X为常数,则自然功率分布和经济功率分布是一致的。对不均一电力网,合环运行时将出现循环电流,因而使线损增加。

为了降低不均一环网中的功率损耗和电能损耗,还可以在环网自然分布的功率上叠加一个强迫的循环功率,并使两者之和等于经济的功率分布。要在环网中形成一个强迫的循环功率,必须要有一个可以调节的附加电势,继而利用纵横向调压变压器实现功率的经济分布。由于纵横向调压变压器的投资费用较大,一般由不同电压等级线路组成的,并流过巨大功率的环网中才采用。在一般的不均一环网中,可采用串联电容器来补偿线路的部分电抗以达到功率的经济分布。

(二)严格地划分供电区域

应严格划分供电区域,按照经济合理的方式,尽量以最近的电气距离供电,避免交叉供电、跨供电区域供电,杜绝近电远送或迂回供电。合理确定配电网运行方式,对配电线路几种典型的供电形式见图5-4所示,其不同供电方式的线损进行比较见表5-5。

图5-4　不同供电方式的三相线路线损比较

(a)电源在一端向单侧供电;(b)电源在负荷中心向两侧供电;(c)电源在负荷中心向三个方向供电;(d)电源在一端向单侧供均匀分布负荷;(e)手拉手供电方式

表5-5　不同供电方式的线损结果

由上可知,配电变压器台或箱式变压器在负荷中心,中低压线路总长度相等,导线截面相同时,分支线越多线损越小,而且分支线是随分支数的平方成反比地下降。手拉手供电方式的线损率小于单电源供电方式。因此,应尽量避免选用向单侧供电的运行方式。

(三)合理调整电网运行电压

电力网的运行电压对电力网元件的空载损耗、负载损耗和电晕损耗均有影响。当负荷不变时,电压每提高1%,与电压平方成反比的负载损耗将减少2%。在运行电压接近额定电压,当变压器分接头位置不变时电压每提高1%,变压器的空载损耗将增加2%。至于电晕损耗不仅与运行电压有关,而且与气象条件及电网电压等级等因素也有关。

一般输电网中,负载损耗约占总损耗的80%左右,因此提高运行电压1%,总损耗可降低1.2%左右。这说明适当提高电网的电压水平可以降低线损。

调整电网运行电压可以降低配电网的线损,6～10kV配电网中,一般变压器空载损耗占配电网总损耗的40%～80%。特别是配电线路在深夜运行时,因负荷低,运行电压较高,造成空载损耗更大。铁芯损耗是与电压的平方成正比的,而绕组中的损耗(铜损)和输电线路电阻中的损耗(统称为可变损耗)则与电压的平方成反比。对同样大小的负荷来讲,如果提高运行电压,则会导致铁损增大、可变损耗减小。因此,必须合理地调整电网的运行电压,以达到节能降损的目的。

变压器的铁损与变压器运行实际施加电压U、变压器运行分接头电压U'及电源的频率f有关,当变压器在额定电压附近运行时,铁损ΔP0可按下式计算

式中 P0——变压器的额定空载损耗,kW;

U——变压器实际运行电压,kV;

U′——变压器的分接头电压,kV;

f——电网运行频率,Hz。

在现代电力系统中,由于频率波动范围极小,因此,可近似认为变压器铁芯损耗仅与变压器外施电压的平方成正比,即

提高电力网的电压水平与降低线损的影响,基本关系见表5-6。

表5-6　提高电压与降低线损的基本关系　%

为正确决定调压的必要性,应先按如下条件进行判断。

(1)当整个电网的可变损耗与固定损耗之比大于表5-7中所列数值时,提高电压水平有降损效果。

表5-7　可变损耗与固定损耗之比的标准值(一)

(2)当整个电网的可变损耗与固定损耗之比小于表5-8中所列数值时,降低电压水平有降损效果。(www.daowen.com)

表5-8　可变损耗与固定损耗之比的标准值(二)

式中 ΔAR——调压前被调电网的可变损耗电能,kW·h;

ΔAG——调压前被调电网的固定损耗电能,kW·h。

电压调整后的降损电能为

其中

(四)调整三相负荷

在三相四线制的380V城市配电网中,大量的用电设备是接在某一相和中性线之间的单相设备。虽然在设计时尽量使各相负荷平衡,但三相电流总有某种程度的不一致。

在三相交流系统中,当三相电流相量的大小不等而相量和为零时,称为“电流不对称”;当三相电流相量的大小不等而相量和不为零时,即有零序分量时,称为“电流不平衡”。衡量负荷平衡状态的指标是“不平衡度”(不平衡度ε是指三相电力系统中三相不平衡的程度,用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示)。

电流不平衡度为

式中 I2——三相电流负序分量方均根值,A;

I1——三相电流正序分量方均根值,A。

三相负荷不对称可分为两种类型。一种是随机性的不平衡,时而这相负荷高,时而那相负荷高。对于这种不平衡只能利用专用的控制装置把一部分负荷转移到另外的相上去。第二种是系统不对称,由于用电设备增加或其他原因,三相的平均负荷不相等。这种不平衡使三相的总损耗增大,而且也增加了零线损耗。

低压配电网在运行中要经常测量配电变压器出线端和一些主干线的三相负荷电流及中性线电流,并进行平衡三相负荷电流工作。因为三相负荷电流不平衡,不但影响低压网络的电压质量,而且也会增加线损。配电变压器的低压侧三相负荷如果相等,则低压配电网中性线无电流流过,而实际运行中,往往三相负荷是不平衡的,又加之多数中性线导线截面小于相线,所以三相负荷不平衡造成低压电网线损过大。为了降低这种线损,要定期进行三相负荷的测定,及时调整三相负荷趋于平衡。配电变压器三相负荷不平衡电流不应超过变压器额定电流的25%;380V三相四线制线路,三相负荷均匀分配使中性线电流不宜超过首端相线电流的15%。

假设一条低压线路的三相负荷电流为IA、IB、IC,中性线电流为I0,若中性线电阻为相线电阻的两倍,相线电阻为R,则这条低压线路的有功功率损耗为

当三相负荷电流平衡时,若每相电流为IA、IB、IC,中性线电流为零I0,这时线路的有功功率损耗将为

两者之差为

由此可见,不平衡度越大,线损增加也越多。所谓不平衡度可用下式表示

单相三线制供电与单相二线制供电或三相四线制供电相比,可大幅度降低供电网电能损耗,可采用常规方法进行降损效果计算,它可以使用单相变压器,可以采用高压单相变压器深入用户,单相变压器易于采用卷铁心结构,使损耗大大减少(可达50%～60%),单相三线制比三相四线制供电中低压电网综合电能损耗可降低20%～30%。

(五)提高运行功率因数

搞好电网的无功平衡,减少无功功率在电网中的流动,可降低网损。提高负荷的功率因数,可以减小负荷的无功功率,因而减少发电机送出的无功功率和通过线路及变压器的无功功率,从而减少线路和变压器中的有功功率损耗以及其他电能损耗。供电企业要根据《电力系统电压和无功电力技术导则》、《电力系统电压质量和无功电力管理条例》及其他有关规定;按照电力系统无功优化计算结果,合理配置无功补偿设备,提高无功设备的运行水平,做到无功分压、分区就地平衡,改善电压质量,降低电能损耗。

(六)变压器的经济运行

为了适应变电站变电容量分期建设以及提高供电可靠性的需要,通常变电站一般安装2～3台主变压器,一般情况下两台变压器并列运行,当其中一台主变压器故障、检修或试验时,另一台还可以保持运行。而正常情况下如何安排变压器的运行方式,怎样才能减小运行变压器的损耗是我们所关心的问题。当有两台或以上的变压器并联运行时,对于季节性变化的负荷,可以在轻负荷季节切除一台或两台,而在重负荷季节把全部变压器投入运行,这样来减小电能损失是可行的。但对于昼夜变化的负荷,用这种方法降低线损是不太合理的,因为这样会使变压器的断路器操作次数太多,从而增加断路器的检修次数。