矿区配电网的降损节能研究

矿区配电系统是将电能分配到矿区用户的最终环节, 包括矿区电站、变压器、用电设备以及配电线路。矿区配电网络主要通过外部系统110k V或220k V输变电系统接入, 经过矿区配变系统转化为380V、6k V、10k V、35k V或110k V供给矿区不同作业单位。为保证矿区用电的安全可靠性, 其高压配电网络多采用开环网络联接方式, 并对系统的重点负荷提供双电源供电。为了贯彻中央关于节能减排、坚持可持续性发展的经营理念, 同时满足工矿企业对电力供应的安全性、可靠性以及电能质量的更高要求, 本文将针对矿区配电网络的特点, 探讨系统降损节能的可行性方法[1]。

1 矿区电网的特点

(1) 重点矿区都自备有小型火电厂, 在保证矿区系统稳定电源供应减少外购电量的同时, 综合利用火力发电的系统热能。一般矿区自备电厂容量都在100MW以下。

(2) 矿区配网系统负荷大都属于一二类负荷, 一旦系统供电出现中断, 将造成巨大的人员和财产损失。因而, 矿区对其配网供电的安全稳定、电能质量及故障快速反应能力的要求都较高。

(3) 矿区配电网络主要通过外部系统110k V或220k V输变电系统接入, 经转化为380V、6k V、10k V、35k V或110k V供给矿区不同作业单位。为保证矿区用电的安全可靠性, 其配网结构多采用开环网络联接方式, 并对系统的重点负荷提供双电源供电。

(4) 矿区电厂与负荷中心地理位置较近, 大大降低了电源的供电范围, 因而可以忽略系统暂态稳定性的问题。

(5) 矿区配网的无功功率平衡主要考虑的系统组件为配电变压器与感应电动机, 因而无功补偿的重点在于中低压部分。

(6) 为满足系统对电能质量的要求, 矿区配网的电力系统需要经过详细的分析计算, 并在此基础上对各质量参数进行细致分析。针对配网系统的分析及监测结构, 制定合理的电网稳定方案。

2 矿区配网降损的措施

(1) 线路的经济运行。矿区配电网的经济运行是指通过合理调整用电负荷布局调整系统运行的电压水平等方式, 在现有电网结构及布局下实现系统负荷的优化分配及布局, 达到节能降损的目的。另一方面, 由于矿区配网多采用的开环环网运行方式, 因而线路负荷的布局应该尽量符合自然分布的规则[2]。

(2) 合理的调整电压。合理调整电压是指为降低配电线路上的电能损耗, 在保证系统供电质量的前提下, 通过对发电机端电压, 变压器分接头以及母线上的调相机、无功补偿器等的调整, 达到调整配网系统电压的目的。一般采用的调压手段有:无功补偿设备的投切, 变压器分接头的调整, 发电机调相等。

(3) 电网的升压改造。调整系统的电压不同, 电网升压改造是指当系统负荷急速增长时, 由于输电线路的能耗不断增长而造成的配电系统的不经济运行。目前相当一批矿区配网仍然在沿用上个世纪80年代末期建设的6k V的配网输电线路, 为有效降低线路网损, 有必要简化配网电压等级, 淘汰非标准以及部分低压输电线路方案。

(4) 降低配电变压器的损耗。变压器是配网系统中的主要设备之一, 降低变压器的功率损耗, 实现变压器的经济运行, 是降低工矿企业配网损耗的重要措施。一般来讲, 目前配网系统使用的变压器系列中, S7、S9、S11按其排列顺序, 功耗依次减少。当变压器工作在80%负荷区间时, 三种变压器的损耗存在明显差别。因而在综合考虑系统经济性的前提下, 尽量选用功耗更低的节能型变压器能够起到一定的降损作用。

在矿区配网系统中, 由于今年来不断增长的矿区规模以及产量目标的压力, 作业区的负载设备不断增加, 在给配网负荷带来一定压力的同时, 其负荷在时间上也表现出一定的不平衡性[3]。部分变压器有时候接近满载, 而在作业空闲时段常处于空载或轻载状态, 而空载变压器在轻载时的损耗最大, 因而有必要对配网负荷进行合理分配, 或考虑停用空载状态的配电变压器。

三相负载的不平衡运行也会造成变压器的损耗的大幅上升, 由于其中一相负荷的增长, 造成单相线路电流过大, 线路损耗急剧增加。因而在配网运行中, 要加强对测量线路主干线路和配电变压器的三相电流的监测, 做好各相负荷的平衡工作以减少电能损耗。

一般来讲, 空载变压器的功率损耗大小与其功率因数并无关联, 但处于负载状态的变压器损耗与其功率因素的平法成反比, 与负载成正比。因而对变压器功率因素的调节也会影响到变压器的功率损耗, 实际操作中可以通过加装电容器, 提高负载端电压等手段来调节变压器的功率因素。

(5) 线路的定期巡检, 防止漏电。考虑到矿区负载对供电稳定性的要求, 有必要加强对配网设备的巡检工作, 为设备的检修以及系统的安全工作提供保障。当配网设备检修时, 矿区的正常作业可能受到影响, 为减少设备故障造成的经济损失, 巡检及设备的检修要有高度的计划性, 在提高检修质量的同时, 减少不必要的系统临时检修, 减少系统检修的停电事件。同时考虑到矿区的自然环境, 巡检人员要做好绝缘子等外绝缘设备的外部清理, 减少树木对线路的威胁, 注意检测接头电阻等, 防止漏电事故的发生。

(6) 推广应用新技术。利用技术手段合理降低系统损耗, 提高系统的符合率, 要注意做好系统负荷的检测与数据的整理与分析, 利用电力系统及自动化领域的新技术结合现代管理手段达到有效降损的目的。

3 展望与思考

这里对矿区配电网的局部性优化提出了部分建议, 但仅仅考虑在原有系统基础上的优化布局, 而没有兼顾矿区配电网络的改造。未来随着配网系统规划技术的升入发展以及电力电子技术的不断深入, 将对矿区配电网络节能降耗带来积极地影响。

文章对矿区配网节能降耗的可行措施进行简要介绍, 相关问题, 已有众多论著, 在此不做赘述, 如优化措施集合的建立、程序算法的实现以及对实际地区的配网接线方式的改进措施的研究应用等。

4 结语

电力系统的配电网络的节能降损问题是建立在对系统线损的计算分析基础上的, 我们通过将电力系统的一般分析方法与矿区配电网络的特点相结合, 针对性的提出了矿区配电网的降损节能方法, 包括合理调整运行电压, 进行电网的升压改造, 合理调整网络的布局以及对变压器的经济调整方式。

摘要：为了贯彻中央关于节能减排、坚持可持续性发展的经营理念, 同时满足工矿企业对电力供应的安全性、可靠性以及电能质量的更高要求, 本文将针对矿区配电网络的特点, 探讨系统降损节能的可行性方法。

关键词：矿区配电网,节能降损

参考文献

[1] 钱清泉.铁路配电网自动化发展与展望[D].中国科协2004年学术年会铁道分会场论文集, 2004.

[2] 赵询传、秦仁伟.铁路配电自动化的发展与建议[J].铁道标准设计, 2000 (6-7) .

[3] 颜昊博.铁路信号电源监测系统的研究与开发[D].天津工业大学, 2007.