电网规划中影响变压器设备利用效率研究

陈宇

(云南电网公司电网规划研究中心,昆明 650011)

电网规划中影响变压器设备利用效率研究

陈宇

(云南电网公司电网规划研究中心,昆明 650011)

通过对在电网规划领域中影响变压器设备利用效率的问题进行总结和分析,并针对这些问题提出了在电网规划领域中提高变压器设备利用效率的对策。

电网规划;变压器;设备利用效率

1 变压器设备利用效率评价

目前,国内外对电网设备利用效率的评价方法和指标并无成熟的体系。按照近期国内比较通行的做法,主要提出了两个指标作为评价电网设备利用效率的方法,即电网设备年最大负载率和电网设备年等效平均负载率,研究对象主要是变压器和线路。

变压器设备年最大负载率是指变压器设备在某年内所承载的最大负荷占这一变压器额定承载负荷的比重,反映的是高峰负荷时刻的变压器设备的负载率,其计算公式如下：

变压器年最大负载率 (%)=

变压器设备年等效平均负载率是指某一变压器设备在某年内所承载的等效平均负荷占这一变压器额定承载负荷的比重,反映的是变压器设备的利用效率,其计算公式如下：

变压器年等效平均负载率 (%)=变压器年下网电量 (kWh)/8 760(h)

变压器额定容量 (kW)×cos φ×100%

(2)

其中,cosφ为功率因数。

在研究变压器设备利用效率时,变压器设备年最大负载率和年等效平均负载率缺一不可。以往我们比较关注的是变压器设备年最大负载率,通过年最大负载率可以对变压器设备是否满足供电需求以及在最大负荷情况下的设备利用情况进行分析,但是一个地区的负荷并不总是处于最大值,很多时候变压器的最大负荷时刻只占全年的一小部分。所以为了更全面的体现变压器设备利用效率情况,更好地体现在非最大值时期内变压器设备利用情况如何,这就需要通过年等效平均负载率来进行判断。所以,通过变压器设备年最大负载率和年等效平均负载率这两个指标,我们可以对变压器设备的利用效率进行更加全面、完整的分析和判断。

按照云南电网的一般经验,变压器年最大负载率在30～70%,变压器年等效平均负载率在20～40%之间为合理范围,超过此值为重载,低于此值为轻载[1]。

2 220 kV变压器设备利用现状

以云南电网220 kV电压等级变电站主变负载率分布统计为例分析云南电网变压器设备利用率情况。2009～2012年云南电网220 kV电压等级变电站主变负载率分布情况见表1。

表1 2009～2012年云南电网220 kV变电站主变负载率分布情况统计表

图1 2009-2012年云南电网220 kV变电站主变年最大负载率指标下变电站分布趋势图

图2 2009-2012年云南电网220 kV变电站主变年等效平均负载率指标下变电站分布趋势图

由图1、2分析可知,220 kV变电站主变年最大负载率和主变年等效平均负载率变化趋势基本相同,2009～2012年间总体上来看重、轻载变电站占比在增大和减小之间往复波动,合理负载范围变电站占比与重、轻载变电站占比呈现相反的趋势往复变动。重、轻载变电站占比在2011～2012年有增大的趋势;合理负载范围变电站占比在2011～2012年有减小的趋势。由此可以推断,随着云南省经济的快速发展,负荷日益增大,重载变电站日益增多,为了满足负荷发展需要,每年都会新建、增容、扩建变电站以增加变电容量。变电容量的增加导致了第二年重载变电站占比减小,且随着负荷发展轻载变电站占比同样减小导致了合理负载范围的变电站占比逐渐增大。随着合理负载范围的变电站占比的逐渐增大,电网建设速度随之放缓,但是负荷发展并没有停止,故负荷的发展又导致了后续年份的重载变电站占比增大的结果;同时由于云南省存在经济发展不平衡、受电价影响部分企业枯期不生产、部分新建大用户项目未落实等因素造成了2012年轻载变电站占比有所增大的结果。对比图1、2可知,图1中220 kV变电站主变重载变电站占比相比图2较大而图2中轻载变电站占比较大,说明云南省负荷波动较大,负荷最大值出现后并不能维持在一个长期稳定的状态,由此负荷特性可以推知,季节性波动负荷将造成负荷最大值的出现,但是由于负荷最大值不能长期稳定出现,故将在负荷高值时占用变压器容量,在负荷低值时将导致设备利用效率下降。

由于主变年等效平均负载率更能体现设备利用效率的情况,故重点分析图2可知,220 kV变电站主变年等效平均负载率体系下的轻载变电站占比较大,而且在2010年甚至比合理负载范围的变电站占比更大,此后在2011年轻载变电站占比减小,情况有所好转,但在2012年又有抬头趋势,说明云南省轻载变电站的治理是一个长期过程,必须持之以恒,而且轻载变电站占比较大,提高变压器设备利用效率还有很大的空间。

3 影响变压器设备利用效率的问题

1)提高设备利用效率,把轻载的变压器都更好的利用起来,既可以更好的解决一些地方变压器重载的问题,提高供电能力,更可以减小变压器损耗,减少重复投资浪费,提高企业的经济效益。

2)经济发展、企业的生产经营等都需要先期进行电力设施的建设。由于电力建设具备一定的时间周期,故电网规划必须具备一定的超前性,超前于负荷的建设导致了所规划的变压器必然会在负荷完全投产前的一定时期内处于轻载状态。同时,在电网规划当中常常会遇到由于国家政策、经济形势等外部因素变化的影响,一些已经较为确定的负荷在所配套的电力设施已经建成后却被取消或推迟,造成了变压器的轻载现象。

3)云南局部地区小水电较多,且丰、枯期小水电出力差别较大,很多地区枯期水电出力仅为装机的20%左右,如此便导致了一些地区变电站的变压器在枯期时由于水电出力过小而下网压力较大,但在丰期来水较多时却变成了轻载状态,于是便出现了变压器周期性轻载的现象,且此现象受水文、气象等客观因素影响较难控制。

4)为满足供电可靠性要求,冗余配置变压器导致的变压器轻载。随着电网企业对供电可靠性的要求越来越高,很多地区为了满足变压器n-1时的可靠性要求对本来负荷较轻的变压器进行了冗余配置,产生了变压器轻载的现象。

5)云南发展不平衡,很多偏远地区相对较落后,地广人稀,负荷较小且十分分散。受380 V及以下低压配电网供电距离所限无法通过380 V线路直接对其进行供电,要满足对这些地区的供电需要就必须新增10 kV及以上线路及变压器布点,造成了变压器轻载的现象。

6)负荷特性导致的变压器暂时性轻载。由于很多负荷都具备自己的发展特点,例如：部分地区的硅冶炼负荷受电价等因素的影响存在枯期不生产的现象;房地产项目负荷存在报装规模较大,但是实际入住情况不可预测,故其负荷从建成真正达到报装规模的时间也不可预测,故在一定时期内这一类负荷都有可能导致变压器暂时性的轻载。

7)基础资料不齐备或者存在偏差,会对规划带来很大的影响,从而导致了变压器轻载或重载的结果。

4 提高变压器设备利用效率建议

1)提高对轻载变压器的关注度,将减少地区轻载变压器和解决地区重载变压器提高到同一高度。在电网规划阶段通过更加精细化的规划,采用电网互联、负荷转供、引导用户布点等方式将重载变压器的负荷逐渐转移至轻载变压器,促使更多变压器运行于损耗较小的合理负载区间内。

2)将减小轻载变压器占比作为一个常态化、规范化的工作来开展。提出细致、合理的考核指标。

3)研究国家政策和经济形势,更加准确的预测负荷增长,更加及时的根据负荷变化改变电网规划。

4)研究各种负荷的特性、发展规律。通过掌握这些特性和规律使电网规划与负荷的发展更加贴近,从而尽可能的减少由于受负荷特性影响而造成的变压器轻载现象。

5)通过更多的途径和手段多方收集规划所需基础资料,互相校验以保证基础资料的真实性、准确性和时效性。

5 结束语

随着电网企业对供电能力以及设备利用效率的重视程度越来越高,如何在减小重载变压器占比的同时减小轻载变压器占比以提高设备利用效率,进而使变压器负载率尽可能的保持在一个合理的范围内,是包含电网规划在内的各个电力专业应该越来越重视的问题。为了解决这些问题,必须在制度、理念、技术等各方面不断地总结、分析已经存在的问题,并对未来可能出现的问题及时予以预测和预防,使电网更加可靠、高效。

[1] 云南电网公司.云南省提高电网和设备利用效率研究[Z].53-X07311K-X01,2013,12：14.

Study on Problems and Solutions of the Usage Ratio for Transformer in Power Grid Planning

CHEN Yu
(Yunnan Power Grid Planning and Research Center,Kunming 650011)

This paper discussed the problems of the usage ratio for transformer in power grid planning,and certain countermeasures to improve the usage ratio for transformer in power grid planning is suggested.

power grid planning;transformer;usage ratio

TM73

B

1006-7345(2014)03-0021-03

2014-02-26

陈宇 (1981),男,本科,工程师,云南电网公司电网规划研究中心,从事电网规划、继电保护、电气工程及其自动化等工作 (e-mail)km.chenyu@qq.com。