供电可靠性综合效益说明

5.4综合节能效益分析在配电台区中，变压器担负着配电和送电的重要任务，是配电台区的中心枢纽；配电台区的线路为变压器传输电能的通道。随着负载及电源大幅增加，系统结构日趋复杂，造成系统的无功分布不尽合理，当系统受到较大干扰时，就可能在电压稳定薄弱环节导致电压崩溃。通过此次改造安装S11型调容调压变压器、新增或加装低压台区无功补偿装置，提升配电线路电能质量，年累计节电量将达到4315.39万千瓦时，相当于节约标煤1.42万吨，减少二氧化碳排放约3.73万吨，节能减排效果显著。同时还起到以下作用：1.提升电能质量（1）改善电压质量电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切，当电压偏低时，铜损增大，铁损减少，系统中的功率损耗和能量损耗加大，电压过低时，还可能危及系统运行的稳定性，甚至引起电压崩溃；而电压过高时，各种电气设备的绝缘可能受到损害，通过合理无功补偿设备就能使我们的电能质量得到保证，达到稳定运行的标准和满足用户的要求。对于10千伏线路及以下线路，由于线路短，沿线各点电压变化不大，因此可以用电力网的额定电压代替各点的实际电压，电压损失△U计算公式可写成：△U=(PR+QX)/U（5-1）式中：U：线路末端额定电压，千伏；P：线路末端输送的有功功率，千瓦；Q：线路末端输送的无功功率，千乏；R：线路电阻，欧姆；X：线路电抗，欧姆。由上述（5-1）公式可知，当电力网输送的有功功率一定时，输送的无功功率愈大，网络的电压损失愈大，到用户端的电压就愈低。安装补偿设备容量Qc后，线路电压降为△U1，计算如下：△U1=[PR＋(Q－Qc)X]/U（5-2）很明显，△U1＜△U，即安装补偿电容后电压损失减小了。由上述（5-1）、（5-2）两个公式可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：△U-△U1=QcX/U（5-3）由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，由公式（5-3）可以看出，越靠近线路末端装设无功优化及协调控制柜效果越好。安装无功优化及协调控制柜后，安装点处电压基本控制在合格范围之内，可有效提升电压的合格率。随着负载率的增加，安装点处电压提升幅度逐渐减小。尤其对于安装点处的电压低于额定电压10%时，通过安装无功优化及协调控制柜可以使电压得到一定范围的提升。因此，为了减少或抑制电网中的电压损失，提高电压质量，就必须在各用电设备处进行无功补偿，减少电网中无功功率的输送量。从前期其他地区加装无功装置后测试数据可知，装置投运后可提升安装点电压，最大可提升8.63V。（2）改善三相不平衡系统三相不平衡会增大线路和变压器损耗，三相负载平衡才能保证用户的电能质量，三相负载不对称，中性点电位就会偏移，线路压降和功率损失就会增加。三相负载不平衡将产生不平衡电压，加大电压偏移，增大中性线电流，从而增大线路损耗。会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。在三相系统中，跨接在相线与相线之间的电容或者电感元件具有相当于调整对应的变压器两出线有功功率的作用，跨接在相线与相线之间的电阻元件具有相当于调整对应的变压器两出线无功功率的作用。由于实际负载一般为感性，因此通常可用合理配置投切相间电容器来进行变压器三相出线有功功率平衡调整及提高功率因数。如矢量图，跨接在AB二相线之间的电容器Cab，该电容器承受的电压为AB线电压Uab，对于星型连接系统AB线电压Uab方向超前A相电压Ua约30°。根据电容的特性电容的电流超前电容电压90°。可知流过电容器Cab的电流Iab和线电压Uab方向垂直且超前90°，则电容器电流Iab超前A相电压UA约为120°。如矢量图示意图所示，电容器的电流Iab同时流过电容器的两个电极：极1、极2，其中极1与A相线相连，极2与B相线相连。以电容器的极1作为分析，可将流过电容器极1的电流Iab向任意方向分解，这里将其分解成和相电压UA方向相反的Iap分量和超前UA方向90°的Iap分量。其中Iap分量相当于可以抵消A相干线线路上原有的一部分有功电流，起到减少变压器A相出线有功的作用。Iaq分量相当于增加A相无功，补偿变压器A相出线的无功功率。同理，以电容器的极2作为参考，可得知流过电容器极2的电流起到相当于增大变压器B相出线有功，同时补偿变压器B相出线的无功功率的作用。加装无功优化及协调控制柜后可有效改善三相不平衡度，使变压器三相出线不平衡状态得到明显改善，同时使该相的电压得以提升。从前期其他地区加装无功补偿装置后测试数据可知，装置投运后可降低三相不平衡度。2.提高供电能力通过改造变压器、加装无功补偿设备，可挖掘供配电设备潜力，提高配电线路的供电能力。无功补偿设备的加装，提高了变压器供电能力和变压器的使用效率，同时也提高了线路的供电能力。在设备容量一定的情况下，由于无功补偿而使功率因数提高，也使电网或设备输送的用功功率增大，可以少送无功功率。可多送的有功功率△P计算如下：△P=P2-P1=S(COSΦ2-COSΦ1)（5-4）若需要的有功不变，则由于需要的无功减少，相当于减少变压器的容量需求，因此所需要的配变容量也相应地减少△S计算如下：△S＝S1-S2＝P(1/COSΦ1-1/COSΦ2)（5-5）当输配电线路的导线截面一定时，它输送的经济电流为恒定值。合理加装无功补偿设备，提高功率因数后，可使线路输送的无功电流大量减少，从而“释放”出富余容量，增加供电能力。3.改善设备运行状态，延长配电网设备使用寿命通过更换节能型变压器的使用，增强了变压器承受突发短路的能力，其变压器设计结构的改变，确保了绝缘介质不受污染，保障绝缘性能的稳定，最大程度延长了变压器的使用寿命。通过合理加装无功补偿设备，提高功率因数，电压质量得到改善，提高了电压合格率，电容器投切次数增多，主变分接头开关调节次数则大大减少，从而改变了主设备的运行状态，延长设备寿命。同时电压过低或过高时还会对电网其他设备产生影响，电压过低，电气设备的电流就会增大，设备的铜耗就会增大，设备就会发热，而电压过高时，会破坏绝缘，降低电气设备的服役年限。4.提高供电可靠性（1）通过项目的实施，部分高负载率配变增容改造，老旧破损低压配电箱改造等措施，减少了设备故障次数；（2）通过能效综合管理平台，实时监测配变电压，针对低电压问题，及时调整变压器分接头，提升电压运行水平，提高配电网安全运行预警能力。（4）通过能效综合管理平台，实现对配变能效数据的有效分析，及时掌握无功分布，有效降低线损，提高配电网系统的安全性，实现配电网的可靠经济运行。（5）通过能效综合管理平台，可以及时发现电能质量问题，减少故障风险，缩短故障停电时间，提高供电可靠性，提升客户满意度。