供電線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法研究

陳 博

甘肅宏匯能源化工有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100

0 引言

當(dāng)前，社會(huì)供電需求不斷增加，供電壓力越來越大，電力系統(tǒng)進(jìn)行了持續(xù)不斷的改革，行業(yè)內(nèi)部競爭也日漸激烈。為了順應(yīng)節(jié)能環(huán)保和低碳節(jié)能要求，供電領(lǐng)域也在持續(xù)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化。電力成為人們生活、生產(chǎn)中必不可少的一部分，推動(dòng)了電力企業(yè)的發(fā)展。但凡事都有利弊，電力企業(yè)的發(fā)展也不例外。一方面，電力企業(yè)的發(fā)展可以為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，人們對(duì)電力提出更高要求，且電量線損、能源消耗、配電變壓器不良損耗等問題頻繁發(fā)生，增加了運(yùn)行成本，且無法滿足人們對(duì)電力的需求[1]。在長時(shí)間的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，供電線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展，因此，如何實(shí)現(xiàn)供電線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為電力企業(yè)不得不深入思考的問題。文章對(duì)此進(jìn)行深入探究，旨在為企業(yè)帶來一定啟發(fā)，降低電量線損、能源消耗、配電變壓器不良損耗，同時(shí)為其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，從而為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 相關(guān)概念

1.1 配電變壓器

配電變壓器，簡稱為“配變”，通常是指電力系統(tǒng)中的一種靜止電器，其可借助電磁感應(yīng)定律變換電壓、傳輸電流。按照絕緣介質(zhì)劃分配電變壓器，可分為油浸式配電變壓器和干式配電變壓器兩種；按照調(diào)壓方式劃分，可分為無勵(lì)磁調(diào)壓配電變壓器和有載調(diào)壓配電變壓器兩種[2]。

在電力系統(tǒng)中，配電變壓器常被用于發(fā)電、輸送電、配電三個(gè)環(huán)節(jié)。在發(fā)電環(huán)節(jié)，配電變壓器可以將電力企業(yè)所發(fā)電能輸送到電網(wǎng)，提高發(fā)電廠的輸出電壓，并確保輸出電壓符合輸送電電網(wǎng)額定高電壓要求；在輸送電環(huán)節(jié)，配電變壓器可以對(duì)電壓進(jìn)行變換，使其滿足電網(wǎng)要求，并為電力輸送提供保障；在配電環(huán)節(jié)，配電變壓器可以降低輸送電的末端電壓，確保電壓與配電網(wǎng)要求相符。

1.2 供電線路

供電線路是進(jìn)行電能傳送的線路，其作用為輸送、分配電能，連接電網(wǎng)形成電力系統(tǒng)。若供電線路出現(xiàn)問題，不僅會(huì)對(duì)電力傳輸造成直接影響，還可能引起安全事故，對(duì)人們的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。

目前，供電線路可簡單分為架空線路和電力電纜線路兩類。架空線路的組成部分包括導(dǎo)線、絕緣子、地線、金具、桿塔、基礎(chǔ)等；電纜線路通常由電力電纜和電纜接頭兩部分組成[3]。

2 供電線路及配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的意義

2.1 提高管理效果

研究發(fā)現(xiàn)，電量線損、能源消耗、配電變壓器不良損耗的根本原因是管理效果不佳。供電線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行意味著企業(yè)緊抓管理，具有提高管理效果的意義。

2.2 提高經(jīng)濟(jì)效益

供電線路及配電變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行意味著電量線損、電能損耗、配電變壓器不良損耗的大幅度降低，可以使企業(yè)運(yùn)行成本極大地降低，從而為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 推動(dòng)企業(yè)發(fā)展

成本和經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)的核心競爭力。目前，電力在人們的生活生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，而供電線路及配電變壓器可對(duì)電力成本和經(jīng)濟(jì)效益造成直接影響，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可提高企業(yè)核心競爭力，從而在一定程度上推動(dòng)電力企業(yè)的發(fā)展。

3 供電線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法

3.1 合理選擇線路截面

線路截面與供電線路損耗密切相關(guān)，想要降低供電線路損耗，就需要對(duì)線路截面進(jìn)行合理選擇。具體而言，若線路截面積達(dá)到規(guī)定要求，電力網(wǎng)設(shè)計(jì)會(huì)具有科學(xué)性、合理性，從而減小線路電阻，極大地降低能源損耗。

在選擇線路截面時(shí)，需將其控制在一定范圍內(nèi)，線路截面一旦超出范圍，其材料損耗量和投入成本會(huì)增加，線路建設(shè)也會(huì)因此受到影響。

3.1.1 導(dǎo)線密度選擇法

目前，常見的線路截面的選擇方法為導(dǎo)線密度選擇法。與其他方法相比，其具有綜合考慮的特點(diǎn)，可確保線路效率和運(yùn)行質(zhì)量最佳，實(shí)現(xiàn)供電線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，且成本較低。具體而言，導(dǎo)線密度選擇法可綜合考慮截面積與電阻的聯(lián)系，以及資金成本、年運(yùn)行費(fèi)用投入、金屬消耗量等。運(yùn)用這一方法選擇線路截面時(shí)，流程如下：了解電流密度；掌握線路本身負(fù)荷量；基于以上二者計(jì)算經(jīng)濟(jì)電流密度；用最大負(fù)荷電流與經(jīng)濟(jì)電流密度相除，得到截面積。

以某電力企業(yè)為例，其導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)據(jù)如下。

（1）銅線材料。若使用時(shí)長為3 000 h以下，經(jīng)濟(jì)電流密度為3.00 A/mm2；若使用時(shí)長為3 000～5 000 h，經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25 A/mm2；若使用時(shí)長為5 000 h以上，經(jīng)濟(jì)電流密度為1.75 A/mm2。

（2）鋁線材料。若使用時(shí)長為3 000 h以下，經(jīng)濟(jì)電流密度為1.65 A/mm2；若使用時(shí)長為3 000～5 000 h，經(jīng)濟(jì)電流密度為1.15 A/mm2；若使用時(shí)長為5 000 h以上，經(jīng)濟(jì)電流密度為0.90 A/mm2[4]。

3.1.2 測試和校驗(yàn)

在確定線路截面積后，需進(jìn)行測試和校驗(yàn)，以確保與實(shí)際情況相符，可達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。在進(jìn)行測試和校驗(yàn)時(shí)，需從以下方面入手。

（1）發(fā)熱條件：將導(dǎo)線放置于溫度較高的環(huán)境，看其是否可以正常運(yùn)行，是否有燒毀現(xiàn)象。

（2）機(jī)械強(qiáng)度：利用多種器械拉拽導(dǎo)線，確保外力不會(huì)使其出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象。

（3）電量線損、電能損耗校驗(yàn)：對(duì)監(jiān)測運(yùn)行中的供電電壓，并基于監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)試校驗(yàn)，確保導(dǎo)線供電電壓與規(guī)定水平相符。

3.2 采用并線運(yùn)行的方式

并線運(yùn)行是降低供電線路損耗的方法之一，是指以同一電源、受熱點(diǎn)供電。常見的并線運(yùn)行方式有兩種：一種是在相同電源、受熱點(diǎn)之間進(jìn)行等截面拓寬；另一種是在相同電源、受熱點(diǎn)之間增加不等截面線路。實(shí)際運(yùn)用并線運(yùn)行方式時(shí)，企業(yè)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

4 配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法

4.1 運(yùn)用節(jié)能型變壓器

電力企業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，節(jié)能型變壓器應(yīng)運(yùn)而生。與其他變壓器相比，節(jié)能型變壓器運(yùn)用了先進(jìn)技術(shù)、材料，具有降低能源消耗的作用。想要實(shí)現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最簡單有效的方法是運(yùn)用節(jié)能型變壓器，需選擇能量損耗偏低、技術(shù)水平較強(qiáng)的節(jié)能型變壓器，以達(dá)到節(jié)能減耗的目的。

4.2 運(yùn)用負(fù)載偏低的變壓器

目前，我國城鎮(zhèn)化速度逐漸加快，很多農(nóng)民選擇外出打工，導(dǎo)致我國不同地區(qū)人口分布存在較大差異，城市人口遠(yuǎn)超于農(nóng)村人口[5]，這使較多地區(qū)的變壓器長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。由于變壓器的整體能源消耗不會(huì)根據(jù)負(fù)荷高低而變化，導(dǎo)致存在能源消耗現(xiàn)象，且無法最大限度地發(fā)揮變壓器的效用。想要解決這一問題，實(shí)現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)查，并將低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的變壓器更換為負(fù)載偏低的變壓器。

4.3 采用并線運(yùn)行的方式

應(yīng)用并線運(yùn)行方式，即同時(shí)使用2臺(tái)配電變壓器，可實(shí)現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。并線運(yùn)行方式通常用于線路負(fù)載較高的情況，如果在負(fù)載偏低時(shí)使用并線運(yùn)行方式可能導(dǎo)致電能大量流失。

4.4 提升功率因數(shù)

早期，提升功率因數(shù)是指利用集中補(bǔ)償模式，增加配電變壓器的負(fù)載因數(shù)。但隨著時(shí)代的發(fā)展，電力系統(tǒng)越發(fā)復(fù)雜，電力成為人們生活、生產(chǎn)中不可或缺的一部分，用電負(fù)荷量極大地提升。同時(shí)，隨著人口數(shù)量的增多、高耗電設(shè)備的廣泛應(yīng)用，以往的提升功率因數(shù)的方法逐漸顯現(xiàn)不足[6]。為了解決這一問題，電力企業(yè)開始對(duì)配電變壓器進(jìn)行優(yōu)化。一開始，人們應(yīng)用的配電變壓器的技術(shù)水平較低，多采用手動(dòng)投切方式，存在一定問題，其內(nèi)部容量、支行方式無法與實(shí)際需求相符。后來，相關(guān)研究者提出配電變壓器自動(dòng)化，并嘗試改造電容器柜，使其成為自動(dòng)補(bǔ)償式柜。但由于資金匱乏，且相關(guān)研究存在一定不足，導(dǎo)致這一理念未落到實(shí)處。再后來，人們通過研究、實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在大型電力企業(yè)中加裝無功補(bǔ)償電容器可提升功率因數(shù)。因此，可將無功補(bǔ)償電容器當(dāng)作切入點(diǎn)。運(yùn)用無功補(bǔ)償電容器時(shí)，需在電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)自動(dòng)進(jìn)行投入和全接觸。

4.5 選擇正確的安裝位置

配電變壓器的安裝位置可對(duì)其運(yùn)行造成直接影響。若配電變壓器的安裝存在問題，會(huì)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)低壓供電半徑過長的現(xiàn)象，使電網(wǎng)損耗大幅度增加[7]。在長時(shí)間的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，配電變壓器的最佳位置通常為電網(wǎng)負(fù)荷中心。在安裝配電變壓器時(shí)，需要結(jié)合配電系統(tǒng)實(shí)際情況科學(xué)確定安裝位置。安裝后還需要對(duì)其進(jìn)行必要的調(diào)試，確保其線路連接正常，供電半徑合理，能夠穩(wěn)定發(fā)揮作用，避免增加電網(wǎng)損耗。

4.6 合理調(diào)整運(yùn)行電壓

運(yùn)行電壓與配電變壓器的能量損耗密切相關(guān)，為了降低配電變壓器的能源損耗，可將合理調(diào)整運(yùn)行電壓當(dāng)作切入點(diǎn)。一般情況下，變壓器的運(yùn)行有其額定電壓范圍，在安裝調(diào)試中需在額定電壓范圍內(nèi)提升原有運(yùn)行電壓，避免超壓運(yùn)轉(zhuǎn)，以將其能耗降至最小，在保證正常運(yùn)行的情況下達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的。

4.7 更新變壓器

所有設(shè)備在運(yùn)行過程中都會(huì)出現(xiàn)損耗，配電變壓器也不例外。配電變壓器的損耗有的是看得見的，有的是看不見的，在進(jìn)行損耗消除時(shí)，需將二者放置于同樣重要的位置，才可實(shí)現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在長時(shí)間的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，只有對(duì)配電變壓器進(jìn)行不斷更新，才可以消除損耗。配電變壓器的類型多樣化，不同類型的配電變壓器的更新周期有差異。目前，計(jì)算配電變壓器更新周期的方法有兩種：根據(jù)設(shè)備磨損規(guī)定的自然壽命進(jìn)行更新；根據(jù)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命年限進(jìn)行更新[8]。

新的配電變壓器與舊的配電變壓器在有功功率、無功功率方面存在一定差異，而且會(huì)增加成本、回收年限等。為了實(shí)現(xiàn)配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在進(jìn)行變壓器更換時(shí)，需在更新周期前進(jìn)行更換。針對(duì)配電變壓器制造廠商忽視更新的問題，國家相關(guān)部門做出了明確規(guī)定，規(guī)定更新周期為20年。也就是說，通常情況下，配電變壓器的使用壽命為20年，可將其當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配電變壓器的更新[9]。

5 結(jié)束語

綜上所述，為了降低電量線損、能源消耗、配電變壓器的不良損耗，實(shí)現(xiàn)供電線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為電力企業(yè)必須深入思考的問題。其與電力系統(tǒng)運(yùn)行、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、管理效果、企業(yè)發(fā)展有密切聯(lián)系。實(shí)現(xiàn)供電線路與配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并將其效用最大限度地發(fā)揮出來，可以在降低電力企業(yè)運(yùn)行成本的同時(shí)，為其帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，確保企業(yè)具有較強(qiáng)核心競爭力，使其長遠(yuǎn)、穩(wěn)定地發(fā)展。