配电网降损及节能改造方案探讨

【编者按】根据对现阶段配电网局部存在的供电质量差、功率因数低、线损大的问题分析，提出了实施配电网节能改造项目对改善电压质量、提高供电能力、改善设备运行状态、延长配电网设备使用寿命等方面的意义。最后，从设备节能、技术节能、管理节能等方面对配电网节能改造方案进行探讨。

 引言

近年来电网公司通过加大配电网建设投资、推进配电网管理精益化、提高配网自动化和智能化水平，初步形成了结构坚强、运行方式灵活、供电能力和供电可靠性较高的特色配电网[1]，但仍存在配电变压器损耗高、低压台区无功不足、线路损耗高等问题[2]。

1 配电网发展现状

通过对电网公司下属县级市配网数据的分析，现阶段配网主要存在以下几方面的问题。

1.1配电变压器损耗较高

从配变类型看，高损耗S9及以下配电变压器数量较大。从负载率看，部分配变负载存在着一定的不均衡性，如市区等负荷密度较高区域存在配变负载率较高的问题，部分甚至达到了80%以上，造成过载、过热问题，既增大了损耗也不利于运行安全。

1.2 10 kV线路存在的问题

目前10 kV配电网络及其线路广泛采用大树干、多分支的单向辐射型供电方式。这些线路的特点是：供电半径长、无功功率消耗多、功率因数低、线路损耗大、末端电压质量差。根据统计，重载线路、低电压线路仍占有相当比例。

1.3 公用台区存在问题

农网末端客户距变压器远，电压合格率低。为兼顾末端负荷，需调高变压器出口电压，导致首端轻载时电压过高，用电设备寿命缩短，且配变损耗大幅增加。各地区各地市县公司10 kV线路配置无功补偿装置相对不足，无功损耗大。农网配电公用台区分布点多面广，负荷控制全靠人工现场操作，不具备配电自动化基础，也没有统一的后台监控其运行状态，运行缺乏有效管理维护。由于电网结构不尽合理、负荷变化季节性强，造成台区功率因数变化频繁，线损率居高不下。

2 配电网节能改造的意义

2.1 改善电压质量

通过配电变压器的增容节能改造和配置变电站、线路、台区无功补偿等配网优化措施的实施和电网综合能效管理平台的建设，实现配网的一体化智能控制。通过电网综合能效管理平台中的无功电压优化策略，对变电站、线路、台区无功补偿的三级协调控制，达到优化无功潮流，改善电压质量的目的。

2.2提高供电能力

配电变压器增容，合理加装无功补偿设备，可挖掘发供电设备潜力，提高输配电线路和整个配电网的供电能力。变压器增容可从设备层面提高配网供电能力，另外在设备容量一定的情况下，加装无功补偿能使功率因数提高，也使电网或设备输送的有功功率增大，减少输送无功功率，进而提高供电能力。在公用台区低压侧安装无功补偿设备，使整个配电网无功得到优化，减少整个配电网的无功损耗。

2.3改善设备运行状态 延长配电网设备使用寿命

通过对高损耗变压器增容节能改造，使变压器运行在合理负载区间，避免因超载过载导致的配电变压器温度升高，最大程度延长了变压器使用寿命。通过配网节能改造和三级协调控制优化无功潮流，提高功率因数，电压质量得到改善，提高了电压合格率，避免了电压过低或过高引起的降低电气设备服役年限的问题，延长了配电网设备使用寿命。

3 配电网节能改造方案探讨

3.1 设备节能

设备节能主要指应用节能型配电变压器，如采用非晶合金变压器和S13硅钢变压器代替传统高耗能的S7、S9型变压器。非晶合金变压器采用非晶合金带材制作铁心，空载损耗非常低[3]，适用于平均负载率较低的农网，与S7同容量变压器相比，变压器整体损耗下降超过30%。S13变压器铁芯采用损耗更低、性能更优的23ZH90高导磁晶粒取向硅，与S7同容量变压器相比，空载损耗下降55%。

3.2 技术节能

3.2.1无功补偿和协调控制

根据配电网特点，可采取三种补偿方式：a) 在变电站10 kV侧采用自动无功补偿装置，按设定功率因数分组控制电容器的投切，并保证负荷最小时，不向变压器倒送无功;b) 采用“三分之二法则”对10 kV配电网线路进行补偿;c) 按照国家电网公司《电力系统无功补偿配置技术原则》对台区低压侧进行无功补偿。

3.2.2网架结构优化

可根据线路负载情况，优化供电导线截面，使供电电流处于经济运行区域，降低线路损耗。针对长距离线路，可考虑通过负荷转供(移线、新增变压器等)方式实现来缩短供电半径，缩短供电半径能够减小电流流过的距离，进而减小线损。此外还可通过电价等手段优化用户用能习惯，通过需求侧资源优化调度优化用户用电结构[4]，消除电网尖峰负荷，提高电网经济运行水平。

3.3管理节能

管理节能主要是通过电网综合能效管理平台来加强能效管理，进而促进管理节能。电网综合能效管理平台主要包括能效数据采集、能效诊断、能效分析和能效治理等[5]。电网综合能效管理平台由配网无功补偿装置、通讯信道和电网综合能效管理平台主站所组成。能效管理平台的总体应用架构如图1所示。图1 中，SVC为静止无功补偿器，SVG为静止型动态无功补偿装置。

图1 能效管理平台总体应用架构图

4 结语

对能耗较高的配电网进行节能改造，不仅是电网企业应尽的社会责任，也是建设坚强智能电网的重要内容，是提升配电网能效的重要措施。通过节能改造，不但能实现主变损耗、电网线损的精细化管理，优化电网运行参数，协调各级电网发展，还可进一步提升优质服务水平，增加客户满意度，提高电网经济效益，产生良好的经济利益和社会效益。

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