配网变压器过负荷运行分析

发表时间:2020/6/30   来源:《电力设备》2020年第6期   作者:陈美龙
[导读] 摘要:在提倡节约电能,提高能源利用率的今天,供电企业试图提高经济效益,采用科学合理的管理和技术措施降低线路供电时的损耗至关重要。
        (海南电网有限责任公司定安供电局  海南省定安县  571200)
        摘要:在提倡节约电能,提高能源利用率的今天,供电企业试图提高经济效益,采用科学合理的管理和技术措施降低线路供电时的损耗至关重要。科学地进行线损管理、采取科学措施降低线损率不仅可以提高电力部门和企业的经济效益,还可以节约大量资源,提高能源利用率。
        关键词:配网变压器;过负荷;运行分析
        引言:在配电网实际应用中,采用一套装置或补偿方法进行广域三相不平衡治理存在一定的局限性,尤其对线路损耗没有细化分析,电网系统在网运行的变压器因外部短路故障导致的恶性事故屡有发生,原因之一是变压器制造厂早些年因技术、材料及工艺等因素的限制,造成变压器自身的抗短路能力不足,无法承受短路机械力的作用,导致绕组变形、崩溃甚至烧毁。变压器承受短路能力不足已成为危及电网安全运行最主要的因素之一。
        1.配网变压器过负荷的危害
        配电网是电力系统重要的环节之一,其供电质量直接影响用户.三相不平衡是评价配网供电质量重要指标之一,当系统处于不平衡运行时,所造成的主要危害有:①增加了三相四线制供电网中相线的损耗,而且中性线也产生大量损耗,从而增加了配电网线路的损耗;②增加了配电变压器损耗;③配电变压器三相不平衡降低配电变压器的利用率;④变压器产生零序电流,引起磁滞和涡流损耗,使运行温度升高从而导致其使用寿命降低;⑤导致了配电台区中重载相的供电电压质量严重下降。
        2.降低配网变压器过负荷的技术措施
        2.1尽量平衡三相负荷技术
        研究表明,许多地区的配网变压器由于技术原因难以保证三相负荷的平衡,监测数据表明,许多地区配网变压器相电流分配存在一定的误差,最多可达25%以上,由于配网变压器三相负荷存在不平衡,引发三相电流不平衡,在运行中存在大量的线路损耗,严重时线损率会超过10%。配网变压器要解决三相电流不平衡,还要从源头入手,保证10kV配电网规划设计的科学合理,消除传统模式下依据行政区域实施定型设计的方式,全面分析10kV配电网所在区域的特点,结合变配电台区的负荷分布,采用三相就地平衡等相关技术措施,调整变配电台区的相负荷变化,还可以在线路末端附加增压器,借助多种技术措施实现配网变压器的三相负荷平衡,控制三相电流不平衡导致的电能损失,保证变配电台区的供电能力,实现降低电能损失的目的。
        2.2节能型变压器的应用
        许多地区10kV配电网已长久运行,供电企业要全面排查辖区内供配电线路的线损情况,结合分析统计数据,对已使用长久,线径小、损耗高的线路应及时对电气设备进行改造更新。借助改造使用经济性高的大截面积导线,选择节能型电气设备,降低配网变压器运行中的电阻与电流泄漏,实现节能降耗的作用。实践表明,变压器S11以上的具有较好的节能效果,其空载损耗与S9、S7等高耗能系列相比可以降低60%以上。所以配网变压器的实施技术升级时,方案设计要结合配电网系统的摸排统计情况,逐步淘汰高耗能配电变压器等,借助改造更换为节能型电气设备,保证配网变压器的电能转换效率,实现节能降耗的作用。
        2.3实现线路的经济截面
        由于配网变压器的特点是电力负荷较为分散,并且存在多个种类,在对线路进行规划设计与技术升级改造时,要结合《架空配电线路设计规范2007》的技术要求,控制10kV架空线路的供电半径,以保证线路运行于经济运行范围内。依据规范,10kV的覆盖范围温度的变化要小于15K,以确保线路截面具有良好的经济运行特性。配网变压器要实施技术升级改造时,要分析10kV配电网的电力负荷,结合分布情况与环境因素。设计方案要依据小容量、多布点、短半径的方式,保证供电分支网络有合理的负荷。另外设计要选择节能型变压器,保证与经济导线截面的匹配。线路的设置要依据裁弯取直、控制迂回的原则加以改造,配网变压器供电网络的结构要力求简化,以保证配网变压器的供电质量水平,实现配网变压器线损的降低。


        2.4保证10kV配电网中的变压器负荷率
        10kV配电网中,配电变压器是实施电能输送与分配的重要设备。10kV配电网中存在较多的变压器,并且整体容量较大,10kV配电变压器存在负荷率较低、峰谷负荷存在很大的距离,因此配电变压器运行时的损耗会占线损的60%。因此,网络的合理优化,可以使10kV配电变压器的负载率处于最佳状态,变压器运行中的电能损耗也会降低,实现节能降损的作用。变压器容量要合理选择,变压器运行方案要优化,要实现经济调度。比如可以采用反馈补偿措施,保证变压器的负荷率,这也是当前10kV配电网节能降耗的主要措施。
        2.5低压开关柜整治
        防止断路器开断、关合失败故障用于无功补偿回路的开关柜,易在投切过程中发生断口重燃,引起过电压造成断路器真空泡爆炸,进而引发主变低压侧短路。电容器投切所配断路器必须通过投切无功补偿设备能力的型式试验,其中投切电容器的断路器必须为适合频繁操作且开断时重燃率极低的产品,即选用M2级和C2级断路器,并在出厂前进行高压大电流老炼处理。对于电容器组电流大于400A的电容器回路,宜配置SF6断路器;投切35kV电容器组(电抗器组)的开关应采用SF6断路器。
        2.6加强主变和限流电抗器之间绝缘母线的运行维护
        对于常规阻抗的220kV主变,一般低压侧会加装限流电抗器,当短路发生在限流电抗器之后可以极大程度减小主变低压侧出口短路时的短路电流,为防止短路发生在限流电抗器之前,应加强限流电抗器与变压器之间绝缘母线监测和维护,发现绝缘护套破损、老化和绝缘下降等现象应及时更换。
        2.7取消线路并联间隙
        线路并联间隙的应用,是为了推进防雷工作由“堵塞型”向“疏堵结合型”的策略转变,保护绝缘子不受雷击损坏,降低输电线路雷击故障停运率。理论研究与运行经验表明,安装并联间隙会有效提高重合闸成功率,亦会降低输电线路的耐雷水平,提高雷击跳闸率。当变电站出线近区发生短路时,故障电流较大,会对变压器造成一定程度的冲击,在变压器抗短路能力不足的情况下,会威胁到变压器的安全运行。对于抗短路能力不足的变压器,建议出线不安装使用并联间隙,已安装的应予以拆除。
        结束语
        综上所述,供电企业的电能运营管理的核心是要控制配网变压器的线损。对于不满足实地短路电流要求的变压器,在检修前的“过渡阶段”,提高运行风险变压器的运行可靠性。除了加强运行监视外,有必要采取运维措施降低变压器的运行短路风险。提升线路的降损效果,对于提高供电企业的经济效益会起到推动作用,还可以保证能源的综合利用率。
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