配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

1、電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電線路、變電站、配電線路、配電所及電力用戶組成的一個整體系統(tǒng)。配電網(wǎng)與輸變電設(shè)備的分界點(diǎn):是最后一級降壓變電站的二次側(cè)母線;與電力用戶的分界點(diǎn):是用戶受電電壓的進(jìn)戶線或第一個進(jìn)線斷開點(diǎn);對于采用專線供電的電力大用戶,其投資的專用電力線路及其以下的電力設(shè)施,均屬于用電設(shè)備。高壓配網(wǎng):110(66kV、35kV。中壓配網(wǎng):10(20kV。低壓配網(wǎng):380/220kV配電網(wǎng)損耗:電能沿線路傳輸時(shí)產(chǎn)生電壓損耗、功率損耗(有功和無功和電能損耗。電能損耗包括:固定損耗、變動(可變損耗和其他損耗(管理損耗?？勺儞p耗指的是消耗在電力線路和電力變壓器電阻上的電量, 該部分損耗與傳輸功率(或

2、電流 的平方成正比。固定損耗指的是產(chǎn)生在電力線路和變壓器的等值并聯(lián)電導(dǎo)上的損耗, 對配電網(wǎng)而言主要包括電力變壓器的鐵損,電力電纜和電容器的絕緣介質(zhì)損耗, 絕緣子的泄漏損耗等。固定損耗和可變損耗可以通過理論計(jì)算得出, 故常將其稱為理論線損。線損電量的百分?jǐn)?shù)(簡稱線損率是供電企業(yè)一項(xiàng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。供電質(zhì)量:是電力產(chǎn)品的一項(xiàng)特征量,包括電能質(zhì)量、供電可靠率。電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),主要為供電電壓偏差。描述電能的參數(shù):電流、相位角、電壓、頻率。其中電流和相位角取決于負(fù)荷的大小和性質(zhì),電壓和頻率取決于電源。頻率反映發(fā)電機(jī)組出力與用戶的有功負(fù)荷是否平衡。電壓反映發(fā)電機(jī)組發(fā)出的無功出力與用戶無

3、功負(fù)荷是否平衡。搞好負(fù)荷預(yù)測。人均綜合用電量指標(biāo)是衡量一個國家或城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的一項(xiàng)重要參數(shù),也是編制城鄉(xiāng)電力總體規(guī)劃,校核城鄉(xiāng)遠(yuǎn)期用電量預(yù)測水平和宏觀控制遠(yuǎn)期電力發(fā)展規(guī)模的重要指標(biāo)。編制電力建設(shè)規(guī)劃,應(yīng)以城鄉(xiāng)用電量負(fù)荷預(yù)測水平作為依據(jù)。城鄉(xiāng)電力規(guī)劃應(yīng)堅(jiān)持“分層分區(qū)”原則:分層,按電壓等級分層;分區(qū),在各電壓等級層面,按行政區(qū)劃和負(fù)荷和電源的地理分布來劃分一個或若干個供電區(qū)。容載比:是配電網(wǎng)變電容量(kVA在滿足供電可靠性基礎(chǔ)上與對應(yīng)的負(fù)荷(kW之比值。它反映了配電網(wǎng)供電能力,是宏觀控制變電總?cè)萘康闹匾夹g(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),也是規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)布點(diǎn)安排變電容量的依據(jù)。容載比過大:建設(shè)早期投資過大,不經(jīng)濟(jì);

4、容載比過小:電網(wǎng)適應(yīng)性差,造成供電卡脖子,影響供電安全。容載比 220kV:1.61.9;35110kV:1.82.1;農(nóng)村電網(wǎng)的容載比可以適當(dāng)?shù)鸵恍?。?guī)劃編寫必須遵循的原則:1分層平衡原則:即不同電壓層級之間的無功交換應(yīng)控制在合理水平,2分區(qū)平衡原則:及不同供電區(qū)域間的無功交換應(yīng)控制在合理水平,應(yīng)使本地?zé)o功需求和發(fā)電廠及無功補(bǔ)償設(shè)備無功出力之間相平衡,減少區(qū)域間的無功交換。3無功不倒送。小負(fù)荷方式下應(yīng)避免低壓電網(wǎng)通過變壓器向高壓電網(wǎng)倒送無功電力,如有必要可考慮適當(dāng)投入低壓電抗器。電力用戶和公用配電變壓器裝設(shè)的各種無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)能按照無功需求及時(shí)調(diào)整無功出力,防止向系統(tǒng)倒送無功電力。4功率因數(shù)

5、滿足要求。110、220kV變壓器高壓母線側(cè)功率因數(shù)>=0.95; 10kV配電變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)為0.981。用戶側(cè)裝設(shè)可投切電容器后,低壓母線功率因數(shù)不低于0.95。5電壓偏差滿足要求。6各電壓等級電網(wǎng)理論線損應(yīng)適當(dāng)降低。導(dǎo)線載流量是電力線路計(jì)算傳輸容量的重要參數(shù),它表示在允許使用溫度下,導(dǎo)線長期連續(xù)可以通過的電流。導(dǎo)線載流量太高,導(dǎo)線發(fā)熱就嚴(yán)重,導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度損失加大,導(dǎo)線使用壽命會降低;導(dǎo)線載流量太小,導(dǎo)線資源得不到有效利用,造成資源的浪費(fèi)和運(yùn)營成本提高。如何選擇導(dǎo)線和電纜截面:滿足工作電壓要求,還應(yīng)根據(jù)長期允許載流量、短路時(shí)熱穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)電流密度、機(jī)械強(qiáng)度和允許電壓降幾項(xiàng)條

6、件進(jìn)行計(jì)算,各項(xiàng)均能滿足的即為所選截面。配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為三類:輻射式、環(huán)網(wǎng)式、網(wǎng)格式。手拉手及環(huán)網(wǎng)供電線路:是將輻射狀線路分段并通過聯(lián)絡(luò)斷路器接成雙電源互供聯(lián)絡(luò)線路。缺點(diǎn):斷路器和線路都需要考慮線路全部負(fù)荷互供,線徑較粗,投資較大,線路利用率低。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,布置形式靈活。目前我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有:220kV、110kV及380/220V系統(tǒng)均為中性點(diǎn)直接接地;35kV采用經(jīng)消弧線圈接地(當(dāng)架空線路長度大于80km時(shí)。10kV采用中性點(diǎn)不接地(電容電流<=10A、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻(用于全電纜系統(tǒng)或電抗器接地等多種方式。1、中性點(diǎn)不接地方式優(yōu)點(diǎn):可靠性高,單相故障時(shí),由于

7、接地故障電流很小電弧瞬間自行熄滅,且允許2h內(nèi)帶故障運(yùn)行,避免了過多跳閘現(xiàn)象;接地故障電流小,使人跨步電壓和接觸電壓都較低,人身傷亡低。對通信干擾少。缺點(diǎn):在電纜線路中,單相接地的電容電流可能會高達(dá)數(shù)百安,造成接地電弧不易熄滅而引起過電壓;非故障相對地電位升高到線電壓,對電信線路和通信設(shè)備產(chǎn)生電磁感應(yīng)干擾和危險(xiǎn)影響。2、中性點(diǎn)直接接地優(yōu)點(diǎn):減小中性點(diǎn)對地電位的位移,減少整個電網(wǎng)因過電壓而損壞的機(jī)會,減少額外的電網(wǎng)絕緣水平投資;發(fā)生故障接地時(shí)能迅速切除故障,提高安全性;簡化繼電保護(hù),快速檢測接地故障線路,隔離故障。缺點(diǎn):單相接地時(shí),故障相產(chǎn)生較大的故障電流,較大的接地故障電流將會對電氣設(shè)備造成嚴(yán)

8、重的損壞,對鄰近電信線路和通信設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)的電磁感應(yīng)影響。電壓可能降為0,而非故障相由于中性點(diǎn)漂移對地電壓將升高,在接地裝置上產(chǎn)生高電位,經(jīng)過地下的直接傳導(dǎo),導(dǎo)致對地低壓設(shè)備及電信設(shè)備高電位危險(xiǎn)運(yùn)行。另外,在架空線上,如工作人員誤登桿、誤碰帶點(diǎn)道題,生存希望極小。5、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地對于電容電流大于10A的系統(tǒng),一般采用自動跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈接地方式。這種方式除具有不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外,因接入的消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補(bǔ)償故障點(diǎn)的電容電流,總的電容電流減少,提高了滅弧能力。電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則規(guī)定,對于需要集中補(bǔ)償?shù)陌礋o功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量來選擇補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量;對于提高輸變電力率的,按經(jīng)濟(jì)功率

9、因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償;對于一個電網(wǎng)無功補(bǔ)償分配是否合理,電能損耗是否最小,按等網(wǎng)損微增率進(jìn)行無功補(bǔ)償;對于提高用戶受電力率的,按規(guī)定的功率因數(shù)進(jìn)行無功補(bǔ)償;對于電壓電網(wǎng)可按電壓、力率、損耗等綜合因素進(jìn)行無功補(bǔ)償。第二章配電網(wǎng)的運(yùn)行方式:(1典型正常電氣運(yùn)行方式(2配電網(wǎng)中大負(fù)荷用戶與重要用戶運(yùn)行方式(3配電網(wǎng)的重要檢修方式(4配電網(wǎng)的節(jié)假日保電方式等根據(jù)負(fù)荷對中斷供電時(shí)間的要求,可分別選擇下列應(yīng)急電源:A允許中斷供電時(shí)間為15s以上時(shí),可選用快速自起動柴油發(fā)電機(jī),并設(shè)置與市電自動切換的裝置,有防止與市電并聯(lián)的措施。B雙電源自動切換裝置的動作時(shí)間,能滿足負(fù)荷對中斷供電時(shí)間的要求時(shí),可選用帶自動投入裝置的

10、獨(dú)立于正常電源的供電回路。C允許中斷供電時(shí)間僅為毫秒級的負(fù)荷,可選用各類可靠的不間斷供電裝置。對10kV線路末端允許電壓降不超過5%,對400V線路允許末端電壓降不超過7%。國家有關(guān)配電線路供電半徑的規(guī)定1,380V不大于0.5km(220V農(nóng)村照明控制在1km以內(nèi)2,10kV不大于15km。3,35kV不大于40km配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本原則:在保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行和電能質(zhì)量負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)的前提下,盡量提高電能生產(chǎn)和輸送的效率。不可變變壓器損耗P0在電網(wǎng)運(yùn)行電壓提高,變壓器分接頭作相應(yīng)調(diào)整后,可接近不變。而可變損耗變壓器銅損及線路損耗之和P K+P L與電網(wǎng)的運(yùn)行電壓成反比。當(dāng)P K+P L占電

11、網(wǎng)總損耗的比例大于50%時(shí),適當(dāng)提高電網(wǎng)運(yùn)行電壓可明顯降低電網(wǎng)損耗。當(dāng)不可變損耗占總損耗的比例大于50%時(shí),應(yīng)適當(dāng)降低電網(wǎng)運(yùn)行電壓,才能降低電網(wǎng)損耗。由于變壓器供電負(fù)荷較大,電網(wǎng)可變損耗占的比例一般大于50%臨界功率:n臺并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的總損耗與n-1臺并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的總損耗相等時(shí),變電站的總負(fù)荷功率GB/T 15543-1995三相電壓允許不平衡度規(guī)定:電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2%,同時(shí)規(guī)定了短時(shí)的不平衡度不得超過4%。其短時(shí)允許值的概念是指任何時(shí)刻均不能超過限制值,以保證繼電保護(hù)和自動裝置的正確動作。對接入公共連接點(diǎn)的每個用戶引起該點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值一般為1.3

12、%。造成三相電壓不平衡的原因除了三相負(fù)荷不平衡外,還包括:1.單相接地引起的三相電壓不平衡; 2.斷線引起的三相電壓不平衡; 3.諧振引起的三相電壓不平衡;國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則明確要求各級電網(wǎng)企業(yè)、并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電企業(yè)和電力用戶配置無功補(bǔ)償裝置的基本原則是:各級電網(wǎng)應(yīng)避免通過輸電線路遠(yuǎn)距離輸送無功電力,應(yīng)能保證在系統(tǒng)有功負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷運(yùn)行方式下,分(電壓層分(供電區(qū)的無功平衡。分層無功平衡的重點(diǎn)是220kV及以上電壓等級層面的無功平衡,分區(qū)就地平衡的重點(diǎn)是110kV及以下配電系統(tǒng)的無功平衡。技術(shù)原則規(guī)定:500(330kV變電站補(bǔ)償規(guī)定為10%20%。220kV:10%2

13、5%。35110kV:10%30%。配電網(wǎng)(10kV變電站補(bǔ)償為20%40%。在電力系統(tǒng)中,什么地方需要無功就在什么地方補(bǔ)償;什么時(shí)候需要無功就什么時(shí)候進(jìn)行補(bǔ)償;電網(wǎng)或電力用戶需要多少無功就補(bǔ)償多少無功,這種“隨時(shí)、隨地、隨需要”的無功補(bǔ)償做法,就叫無功就地平衡。無功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t是無功就地平衡,分層平衡、分區(qū)平衡。無功補(bǔ)償?shù)幕痉绞绞欠稚⒀a(bǔ)償、集中補(bǔ)償、以及分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償相結(jié)合。電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)淖饔檬?通過無功功率的就地(分層平衡,提高電壓質(zhì)量,降低線路損失,提高輸電效率,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定水平,保證發(fā)電與用電雙方在電網(wǎng)中順利進(jìn)行電能交易。電力用戶應(yīng)根據(jù)其負(fù)荷特點(diǎn),合理配置無功補(bǔ)償裝置,并達(dá)到

14、以下要求:100kVA及以上高壓供電的電力用戶,在用戶高峰負(fù)荷時(shí)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不宜低于0.95;其他電力用戶,功率因數(shù)不宜低于0.90。同步調(diào)相機(jī)主要應(yīng)用于下列情況:(1對于較弱的受端系統(tǒng),在傳送大容量電力的超高壓長距離線路的中途,裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)做并聯(lián)補(bǔ)償,以提供動態(tài)無功支持,是提高送電容量和穩(wěn)定水平的有效措施。(2裝在弱受電端系統(tǒng)中,提供強(qiáng)大的短路電流以對受端電壓提供支持,提高接受遠(yuǎn)方大容量電源輸送電力的能力。(3高壓直流輸電出現(xiàn)后,為了保證較弱的受電側(cè)能提供足夠的短路電流,也需要在交流受電側(cè)裝設(shè)足夠容量的同步調(diào)相機(jī)。為什么分接頭調(diào)節(jié)必須與投切輸電網(wǎng)并聯(lián)電容器或并聯(lián)電抗器相配合?帶可調(diào)

15、分接頭的有載調(diào)壓變壓器時(shí)各電壓等級電壓的電力系統(tǒng)中控制電壓的重要手段,運(yùn)行于不同電壓等級的自耦變壓器或三繞組、兩繞組電力變壓器,通常裝有有載調(diào)壓分接頭裝置,它們可自動控制,也可手動控制。調(diào)節(jié)主變壓器高壓側(cè)的分接頭,是為了調(diào)節(jié)低壓側(cè)的電壓,支持低一級電壓網(wǎng)絡(luò)的電容器組和線路充電,并減小低一級電壓網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。輸電系統(tǒng)中,電力變壓器的分接頭調(diào)節(jié)其延時(shí)要短些,以有利于負(fù)荷更快地恢復(fù)。由于分接頭改變,其高壓側(cè)電壓將有一定程度的下降,這將導(dǎo)致高壓電網(wǎng)的無功損耗增加。為防止這種情況發(fā)生,分接頭調(diào)節(jié)必須與投切輸電網(wǎng)并聯(lián)電容器或并聯(lián)電抗器相配合,以保證整個電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓合格。并聯(lián)電力電容器優(yōu)點(diǎn):可

16、分散、集中、分相補(bǔ)償;投資少、功率損耗小。缺點(diǎn):其輸出功率隨端電壓的降低而成平方關(guān)系地下降,且只能整組投切、不能連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)。串聯(lián)電容起作用:可以減小線路的凈感抗,其提供的無功(I2X C能補(bǔ)償輸電線路消耗的無功(I2X L。串聯(lián)電容器發(fā)出的無功功率與電流平方成正比,可在系統(tǒng)最需要無功的時(shí)候提供更多無功功率。線路分散補(bǔ)償電容器組容量在150mvar及以下時(shí),可采用跌落式熔斷器作控制和保護(hù),其熔斷器的額定電流按電容器組額定電流的1.431.55倍選取;150kvar以上時(shí)應(yīng)采用柱上斷路器或符合開關(guān)自動控制。在無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜骰芈飞?宜裝設(shè)適當(dāng)參數(shù)的串聯(lián)電抗器或阻尼式限流器,避免電容器容抗與系統(tǒng)

17、感抗相匹配構(gòu)成諧振,起到抑制高次諧波電流的作用。采用隨器補(bǔ)償?shù)姆绞?是在配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中電容器補(bǔ)償,以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。補(bǔ)償容量可根據(jù)負(fù)荷大小和性質(zhì)來確定,一般為配電變壓器容量的30%40%。諧波對補(bǔ)償電容容量影響:諧波含量過大時(shí)會對電容器的壽命產(chǎn)生影響,甚至造成電容器的過早損壞,并且由于電容器對諧波有放大作用,因此使得系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。此外,需要動態(tài)無功補(bǔ)償無功的地方,同時(shí)也應(yīng)考慮添加濾波裝置。“九區(qū)圖”的含義:電力系統(tǒng)各級運(yùn)行電壓和無功功率均具有“合格”、“越上限”和“越下限”三種工作狀態(tài)。電壓和無功這兩項(xiàng)參數(shù)的三種工作狀態(tài)機(jī)雙參數(shù)控制策略,按照由低到高的排列順

18、序。在二維平面上,可以將直角坐標(biāo)平面劃分為九個區(qū)域?；谌W(wǎng)優(yōu)化的分級電壓控制,通常是二級電壓控制。它是基于全網(wǎng)無功功率基本平衡,而區(qū)域無功功率不一定平衡(因?yàn)闊o功補(bǔ)償裝置配置不盡合理。這是在達(dá)不到全網(wǎng)無功功率優(yōu)化運(yùn)行的情況下,為了滿足電壓控制的需要,使電壓合格或基本合格,不至于發(fā)生電壓事故而產(chǎn)生的電壓控制方法。叫做“基于全網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制”,也叫做“分級電壓控制”。二級電壓控制的主要目標(biāo)是以某種協(xié)調(diào)方式重新設(shè)置區(qū)域內(nèi)各自動電壓調(diào)節(jié)器(一級電壓控制的參考值,使得各個節(jié)點(diǎn)電壓滿足要求。AVC系統(tǒng)控制目標(biāo)是:在確保電網(wǎng)和設(shè)備安全運(yùn)行的前提下,進(jìn)一步提高電網(wǎng)調(diào)度自動化水平,提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性,全面改善和提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量,降低電網(wǎng)損耗,提高設(shè)備出力。從全網(wǎng)角度進(jìn)行無功電壓優(yōu)化控制,實(shí)現(xiàn)無功分層就地平衡和無功補(bǔ)償設(shè)備投入合理,同時(shí)電壓合格率最高,主變壓器分解開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少、達(dá)到輸電網(wǎng)損最小的目的。AVC系統(tǒng)優(yōu)化原則:提高全網(wǎng)電壓合格率;全網(wǎng)電能損耗盡可能地低;同時(shí),全網(wǎng)變壓器有載調(diào)壓開關(guān)等設(shè)備動作次數(shù)盡可能地少。當(dāng)讓,所有的操作和控制以及調(diào)度權(quán)限應(yīng)符合安規(guī),運(yùn)規(guī)和調(diào)規(guī)的規(guī)定。目標(biāo)函數(shù)運(yùn)