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配电变压器节能技术北京市重点实验室:"小节能"汇聚"大能量"

发布时间:2024-02-12 18:41:43

  1. 箱式变电站浅析:箱式变电站所使用的变压器
  2. 《配电变压器经济运行管理制度》帮忙提供一下
  3. 浅析如何降低线损提高电力企业经济效益

一、箱式变电站浅析:箱式变电站所使用的变压器

箱式变电站浅析

信息来源: 来源:赛尔电气应用 时间:2010-06-13

1 概述

上世纪八十年代中期起,我国陆续从法国和德国等欧洲国家进口了部分预装箱式变电站(俗称“欧式箱变”),1995年又从美国引入组合式变压器(即“台置式变压器”,俗称“美式箱变”)。在产品进口和技术引进之后,经各地推广应用,总结改进,自行研发,经过十几年的改进和国产化之后,陆续生产出各种符合我国供用电法规要求的箱式变电站,完全适合我国的国情,使其既具有进口产品的先进技术性能,又符合我国有有关规范和法规的规定。由于箱式变电站作为变配电设施具有占地面积小、建设周期短、操作方便等优点,广泛应用于景观照明、道路照明、住宅小区、工地、机场、码头、车站、广场、工矿企业、体育场馆临时用供电等户外场所,发展迅猛,已经成为我国变配电设备的主流产品之一。为了使箱式变电站得到正确选择和合理地应用,有必要对其做全面的了解。

2 箱式变电站的定义

箱式变电站被定义为经过型式试验的,用来从高压系统向低压系统输送电能的设备。它包括装在外壳内的变压器、高压和低压开关设备、电能计量设备和无功补偿设备、连接线和辅助设备。该类型的变电站安装在公众易于接近的地点,应依照规定的使用条件来保证人身安全和用电安全。为此,箱式变电站除了规定的特性、额定值和相关的试验程序外,还特别注意到对人身保护的规定。这种保护由采用通过型式试验的元件以及合理设计和外壳的结构来保证。 请登陆更多信息

箱式变电站,在国家标准(gb/t17467-1998)中的正式名称是“高压/低压预装式变电站”,在国家电力行业标准(dl/t537-2002)中称为“高压/低压预装箱式变电站”(简称“箱式变电站”)。

3 箱式变电站的组成与使用条件

3.1 组成与功能

箱式变电站是由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备、电能计量设备、无功补偿设备、辅助设备和联结件等元件组成的成套配电设备,这些元件在工厂内被预先组装在一个或几个箱壳内,用来从高压系统向低压系统输送电能。

3.2 适用场所与使用条件

3.2.1适用场所

箱式变电站的电压等级为高压6~35kv,低压220/380v,三相交流,50hz。额定容量为30~1600kva。箱式变电站中的变压器分干式和油浸两种。大多箱式变电站安装在室外,也可以安装在室内。箱式变电站是既可用于高压环网供电,也可以用于高压终端供电的变电站,便于深入负荷中心,提高供电质量。箱式变电站具有成套性强、体积小占地少、安装方便、投资省、建设周期短等优点。最近十几年,箱变在我国发展迅猛,被广泛应用在城市电网改造、住宅小区、工矿企业、宾馆、医院、机场、公园、公路及铁路等户外场所。

3.2.2使用条件

(1)海拔高度不超过1000m。

(2)环境温度:最高温度40℃,最高日平均气温不超过35℃。最低气温-25℃。 (3)相对湿度:25℃时,日平均值不超过95%,月平均值不超过90%。

(4)户外风速不超过35m/s。

(5)地面倾斜度不大于3º。

(6)阳光辐射不得超过1000w/m2。

(7)安装地点无爆炸危险、火灾、化学腐蚀及剧烈振动。当与上述正常使用条件不同时,由用户与制造厂协商解决。

(8)地震烈度8º。

3.3 设计与选型引用的主要标准

工程设计和选用产品应遵循的主要标准见表1 信息来源

表1 设计和选用箱变应遵循的主要标准

4 箱式变电站的类型与特性 请登陆:更多信息

4.1 箱式变电站的分类

箱式变电站按结构型式分为“组合箱式变电站”和“预装箱式变电站”两大类。国产的“组合箱式变电站”与“美式箱变”在结构型式上比较接近,国产的“预装箱式变电站”与“欧式箱变”在结构型式上比较接近,但彼此都有不同之处。

4.2组合箱式变电站

组合箱式变电站以下简称“组合式箱变”就是我国机械行业标准jb/t10217规定的“组合式变压器”。该标准定义组合式变压器是将变压器器身、开关设备、熔断器、分接开关及相应辅助设备进行组合的变压器。组合箱式变电站是我国吸收“美式箱变”技术,并进行多项重大技术改进后自行开发的系列产品。

4.2.1 主要技术特性

(1)组合式箱变将变压器器身、高压负荷开关、高压熔断器等电器元件安装在密封的变压器油箱体内,利用变压器油(矿物油、难燃油)作为整个产品的绝缘介质和散热介质。既具有变压器外壳在大气中直接散热,充分发挥油浸自冷式变压器的优点,又有结构紧凑、体积比预装箱式变电站小、安装方便的优点。 信息来源:https://tede.cn

(2)组合式箱变的箱体是由密封的油箱与封闭的高、低压室所组成的组合体。其高、低压室是借助于油箱壁,采用钢板将高、低压电缆接线和电器元件的操作、控制部分封闭起来的空间。高压室与低压室之间采用金属隔板隔开。

组合式箱变的结构分为前、后两个部分,前部为高压室、低压室,后部为油箱,呈“品”字形。高压室设有高压端子、负荷开关、无载分接开关、插入式熔断器、压力释放阀、油温计、油位计、放油阀及接地排。低压室设有低压端子、低压主开关及少量支路开关。油箱中有变压器、高压负荷开关、保护用熔断器、无载分接开关的转换触点。

(3)由于组合式箱变的高、低压室内不放置成套高、低压开关柜和无功补偿柜,箱体不存在“铁柜子套铁柜子”的现象,因此具有结构紧凑,体积小占地少的明显优点。但由于低压室较小,只能安装4~6路出线开关,这也是组合式箱变的不足之处。现在有的生产厂对其低压室进行适当扩大,以满足客户对增多出线开关、加装无功补偿和电能计量装置的要求。使组合式箱变的结构型式除有“品”字形外,也有“目”字形,有逐渐向预装式箱变演变的趋势。

(4)箱体为密封结构,充分考虑了防水、耐磨、防紫外线照射、安全性和操作方便的要求。高、低压室防护门之间设有机械联锁,只有当低压室的门打开之后,才能打开高压室的门。 信息来源:https://tede.cn

(5)高压端子配有套管,用于连接具有负荷开断能力的肘型电缆插头,套管与肘型电缆插头相接,将带电部分密封在绝缘体内,形成全绝缘结构,端子表面不带电(地电位),能可靠保证人身安全。肘型电缆插头可以在变压器满负荷情况下带电插拔,因此,肘型插头也可以作为负荷开关使用。 信息来源

(6)组合式箱变由后备保护熔断器和插入式熔断器串联提供保护。后备保护熔断器是限流熔断器,安装在箱体内部,只在箱体内部发生故障时才熔断,保护高压线路。插入式熔断器是油浸式熔断器,在变压器低压侧发生短路故障、过负荷及油温过高时熔断,主要用来保护组合式变压器。插入式熔断器熔断后,可以在观场很方便地更换熔丝。

(7)油浸式负荷开关是三相联动开关,带有弹簧操作机械,可以完成负荷开断和关合操作。负荷开关分两位置和四位置两种,分别用于单路、双路和环网高压配电系统。

(8)可根据工程需要在箱变上安装肘型全绝缘金属氧化锌避雷器,可以插拔,安装方便。

(9)组合式箱变只能采用油浸变压器,不能采用干式变压器,这是与预装式箱变的显著区别。组合式箱变一般采用s9-m型油浸变压器,其绕组和铁心与高压负荷开关、高压熔断器等器件共箱油浸或分箱油浸。 信息来源:

(10)组合式箱变按油箱结构一般可分为共箱式和分箱式:

①共箱式一般为高压电器元件与变压器器身共用一个变压器油箱。

②分箱式一般把负荷开关等高压电器元件单位独置于一个油箱,而其他高压电器元件与变压器器身置于另一个油箱,两个油箱间油路不通。通常这两个油箱上下放置,前者为上油箱,后者为下油箱。

4.2.2 对“美式箱变”的改进

组合式箱变(组合式变压器)是在吸收“美式箱变”技术的基础上,结合我国国情进行多项重大改进之后,自行开发出来的成套变电站设备。现对“美式箱变”改进的必要性和改进的主要内容简述如下: 信息来源

(1)“美式箱变”本身并不具备“变电站”的全部功能。它的低压出线仅在低压室留有4个接线端子,不带低压开关回路,在美国实际应用时通常要在户内另配一个低压柜。在我国是由国内生产厂在箱变的低压室加装出线开关,由于箱体空间有限,只能安装大约4个出线开关,这很难满足用户对出线回路数量的要求。因此,“美式箱变”必须调整箱体空间,增设低压开关数量,以满足用户的工程需求。

(2)“美式箱变”不具备低压无功补偿功能和高压计量功能。根据我国供用电规则和电力行业的规定,必须按实际工程需求加装无功补偿装置和高压或低压计量装置,才能投入电网运行。加装时通常不是在箱变的外边另配一个无功补偿柜和计量柜,而是加装在箱变的高、低压室,这就要求相应扩大高、低压室的空间,改进高、低压室的设备布置。 信息来源:https://tede.cn

(3)美国的10kv电网为中性点接地系统,变压器采用ynyn联结,铁心为三相五柱式;而我国的10kv电网一般为中性点不接地系统(目前北京市四环路以内的10kv级配电网已由

消弧线圈接地改为10Ω电阻接地),变压器采用dyn11、yyno联结。因此,“美式箱变”必须进行改进,才能适用于我国10kv中性点不接地电网系统。

(4)“美式箱变”主要是ge和cooper(固珀)产品,执行的是美国ansi标准,与中国的gb标准和国际iec标准存在一定的差异。例如:

①ansi标准中的10/0.4kv变压器标准容量(kva)为75,112.5,150,225,300,500,750,1000,1500,2000,2500。这与gb标准有差异,国内用户必须重新核算连接进口“美式箱变”的上级高压开关和下级低压开关的额定值和整定值。

②在变压器的阻抗电压(uk)值方面,ansi标准与gb标准也有较大差异,这使进口“美式箱变”只能单独用于终端变电站,不能与国产变压器并列运行。 请登览更多信息

③按ansi标准生产的“美式箱变”,10kv高压侧工频耐压值为34kv,达不到gb标准规定的不小于35kv的要求。 请登陆:多信息

(5)进口“美式箱变”的噪声水平为54~60db,比国产油浸变压器高。我国规定组合式变压器的噪声级不得大于55db,“美式箱变”必须优化其结构才能满足我国的环境要求。 因此,进口的“美式箱变”不经过改进,在我国是不适用的,目前改进后的“美式箱变”结构已趋向欧式化。实践证明,国产组合式箱变是完全适合我国国情的箱式变电站。

4.2.3 产品技术资料

(1)产品型号

举例:共箱组合式变压器、三相、低压采用铜箔式烧组、铁心采用非晶合金、一般变压器油、额定容量500kva、高压接线方案为环网型、电压等级10kv、产品性能水平代号为10,该产品的产品型号为:zgsbh10—h—500/10。

(2)基本技术参数

组合箱式变电站的主要技术参数见表3 信息来源:

表3 组合箱式变电站主要技术参数 信息来源

(3)zgs□—z、zgs□—h 组合箱式变电站,共箱式有“品”字形与“目”字形布置方式。一般“品”字形布置用于低压出线回路少的场所,“目”字形布置用于低压出线回路较多的场所。他们都是将变压器铁心、高压负荷开关和熔断器等共箱布置,体积小,安装方便。其高低压概略图、外形尺寸及布置图见图1、图3。

(4)zgs□—z、zgs□—h 改进型组合箱式变电站,分箱式由上油箱(高压负荷开关等电器)、下油箱(变压器器身及其他高压电器)、操作室、低压件组成。体积小、造价低。其高低压概略图、外形尺寸及布置图见图4、图5。

图1 zgs□-z-□/10、zgs□-h-□/10组合式箱变概略图

图2 zgs□-z-□/10、zgs□-h-□/10组合式箱变(品字形)外形布置图 信息来源:https://tede.cn

图3 zgs□-z-□/10、zgs□-h-□/10组合式箱变(目字形)外形布置图

图4 zgs□-z-□/10、zgs□-h-□/10组合式箱变(改进型)概略图

图5 zgs□-z-□/10、zgs□-h-□/10组合式箱变(改进型)外形布置图

4.3预装箱式变电站

预装箱式变电站(以下简称“预装式箱变”),是在“欧式箱变”的基础上根据我国供用电规则对“欧式箱变”完善后的产品。我国生产的预装式箱变,由于一开始就有供电部门参

与,所以它符合我国国家标准gb/t17467-1998(等效采用iec1330-1995)和电力行业标准dl/t537-2002的规定,完全适合我国的国情,除具有“欧式箱变”的功能外,计量、无功补偿、通风等功能亦样样具全。实践证明,预装式箱变是具有变电站全部功能的理想箱变。

4.3.1主要技术特性

(1)预装式箱变的组成 信息来

预装式箱变是由高压开关设备、变压器、低压开关设备和外壳组成,并由工厂预先装配完成的变配电成套设备。箱变的箱体内分成高压室、变压器室和低压室三个功能隔室,且高压室和低压室功能齐全。预装式箱变有三相也有单相,一般用于户外,也可用于户内。

(2)高压开关设备

①所有高压开关设备都集中设置在独立的高压室内,与变压器分室安装,这是与组合式箱变的明显区别。 信息来源:https://tede.cn

②高压开关设备一般选用ga、ge系列sf6气体绝缘环网组合开关柜,rm6、rgc、8dj20、sc6等型环网单元柜,xgn、hxgn型负荷环网柜等进口或国产成套开关柜。高压开关设备可根据用户一次结线方案的要求进行配置,适用于终端、环网、双电源多种供电方式。 ③预装式箱变一般选用高压负荷开关—熔断器组合电器,由高压负荷开关开断正常负荷电流,由熔断器开断短路及过载电流。这种组合是预装式箱变操作及保护电器的首选。这类电器有国产的,也有进口的。

④根据设计要求可安装高压计量装置。

(3)变压器 信息来源:https://tede.cn

①预装式箱变的变压器单独安装在变压器室,与高压开关设备不共箱安装。而组合式箱变的绕组和铁心是与高压负荷开关、熔断器等器件共箱或分箱油浸的。这也是预装式箱变与组合式箱变的明显区别。

②预装式箱变一般选用s9-m~s12-m系列全密封油浸变压器和sh11、sh12、sh11-m、sh12-m系列非晶合金铁心全密封油浸变压器,或采用sc、sg系列干式变压器,sg系列为nomex绝缘非包封线圈干式变压器。有的普通预装式箱变还可选用s9~s12型变压器。 ③预装式箱变可根据环境条件和过负荷运行情况,加装通风机和温控温显装置。

(4)低压配电装置

①预装式箱变的低压室一般大于组合式箱变的低压室,能安装较多的出线开关。低压室配电装置可根据用户的不同要求进行设计,并可安装低压计量和无功补偿装置。

②低压室内开关设备可以采用面板装或柜装形式。柜装时宜选用专为箱变设计的结构紧凑、体积小的低压柜,这种低压柜均为板前操作与维护,以尽量减少箱变的外形尺寸。 ③低压配电装置的元器件可以是国产的,也可以是进口的,根据用户的不同要求进行设计。

(5)附加装置

箱变根据用户要求可配置变压器风机和温控温显装置。也可配置箱内照明系统。根据环境条件要求还可以加装凝露控制系统。用于路灯照明的箱变可加装光控时控装置。 信息来源:

(6)预装式箱变的主要型式

①按箱体结构的型式可分为紧凑型、普通型和智能型。

紧凑型箱变由高压(环网柜)室、变压器、低压室三个功能单元组成、成套性强、结构紧凑、占地少、节能、造价低。执行dl/t537-2002标准。其产品型号有dxb□/10、yb□/10等。dxb□/10是电力部安生司委托龙源电力研究所组织联合设计开发的系列产品。 信息来源 普通型箱变是将高压柜、低压柜和变压器,套装在较大箱体内,组合方便,但体积大份量重。变压器罩在外壳内,需设机械通风。按gb/t17467-1998标准归口管理。其产品型号较多,有zbw□/10系列等。 信息来源

智能型箱变由高压、低压、变压器、计量单元及智能系统组成,成套性强,体积较小、占地少。采用基于profibus-dp协议的现场总线,来实现智能化终端的功能。其产品型号有xbz1□/10、ybm(p)14、ybm(p)27系列等。

②按安装方式可分平置型、沉箱型和地埋型三种(即箱变在地面上、部分在地面下和全部在地面下)。其中地埋型箱变是一种预制式地下箱式变电站,对改善地面环境有利,但通风与防水措施复杂、施工安装工程量大,目前很少采用。

4.3.2 对“欧式箱变”的完善

(1)“欧式箱变”基本具备变电站的功能,但缺少计量功能和无功补偿功能。根据我国供用电规则的要求,进口“欧式箱变”都必须由国内厂商进行加补,才能进入电网运行。我国生产的预装式箱变出厂时均具备计量和无功补偿功能。

(2)“欧式箱变”遵循的是iec-1330标准,变压器在箱体内采取自然通风冷却。在正常使用条件下,变压器在外壳内的温升与同一台变压器在外壳外的温升之差值,iec-1330和gb/t17467标准都明确规定了箱变外壳的级别有10、20和30三种,分别对应于上述条件下的10k、20k和30k变压器在箱壳内、外的最大温升差值。由此可见,若仅采取自然冷却,

箱变的负载能力必然小于内装变压器的容量。因此,为了避免降容使用,完善后的“欧式箱变”和国产预装式箱变,都普遍采取在重载时进行强迫风冷的措施。

(3)“欧式箱变”整台体积小,高度一般不超过1.6m,不挡视线。但在国产化之后,由于有的生产厂选用的成套柜或元器件体积偏大或根据用户要求选用的变压器体积较大,使得整台箱变的体积较大,为了将箱变在地面以上的高度控制在不挡视线的范围内,因此将箱变的底部做成船型槽半埋到地下(即“沉箱型”),以达到良好的视野效果。

4.3.3 产品技术资料

(1)产品型号

预装式箱变的型号较多,现仅列出以下两个常用的型号:

(2)有关产品资料

①yb系列预装式箱变技术数据见表4。

②yb系列预装式箱变变压器容量与一、二次电流及高压熔断器、低压断路器参考选择见表5。 ③ybm系列预装式箱变外形尺寸参见图6。

④dxb系列预装式箱变技术数据见表6。

⑤dxb系列预装式箱变外形尺寸参见图7。

⑥zbw系列预装式箱变外形尺寸参见图8和9。 信

⑦预装式箱变高低压概略图见10。制造厂可依照用户的需求,提供其他高低压一次方案图。

5 箱式变电站选用要点

(1)根据工程用电负荷的重要性及建设地点的高压电源确定箱式变电站的高压进线电压等级。 信息来源:https://tede.cn

(2)根据工程所在地电网系统的短路容量、线路阻抗等参数进行短路电流计算,以便确定供电元件(如:高、低压断路器、高压负荷开关、高压熔断器等)选型的具体参数和型号,并进行相关的校验。 请登陆:多信息

(3)进行负荷计算,并考虑适当余量后选择变压器的容量。 信息来源:https://tede.cn

(4)根据用户情况和环境条件选择合适的变压器类别(普通油浸变压器、密封式油浸变压器、干式变压器等)。

(5)根据负荷情况选择恰当的低压出线回路数,确定低压断路器的容量,并预留适当的备用出线回路。

(6)选择站址时应尽量靠近负荷中心,减少进出线电缆的长度,并应考虑便于进出线,便于维修及不影响景观环境等因素。 请登陆览更多信息

(7)根据安装环境条件采取防止水淹的措施。

(8)做好接地装置的安装。

(9)基础做法与设备安装应满足所选用箱变产品资料的要求。 信息来源:tede.cn

(10)箱式变电站的土建施工与设备安装宜参照国家标准图集《室外变压器安装》(04d201-3)中“预装式变电站”的做法。 信息来源:https://tede.cn

6 结束语

本文仅为笔者对箱式变电站设计和选用议题方面的粗浅看法,整理出来与同行们交流和供业内人士参考,不当之处请予指正。

对于abb、西门子、施耐德这三家公司而言,500台以上的才叫大项目,比如说石化行业,电信行业,风电行业等动辄一个标段就有七八百台低压柜,更多的还有上千台的;或者是某些特殊行业,比如说核电站类、奥运工程类标志性项目,那叫大项目。像这种项目,因为甲方层次的不同,有的必须要求制造商投标,所以这三家公司就出面参与,这些项目当中涉及到相当大的一部分是epc或者pmc类的项目,而这些恰恰是国内厂做不了的,因为根本没有几个国内厂懂得如何做epc或者pmc,轮不到国内厂商参与的,所以,拿着什么样技术转让的产品都是无法参与的!

200台到500台左右的行业性项目,或者大型基础设施项目,比如说铁路、管道建设、隧道类项目等等等,是允许技术转让产品参与投标的,也就是国内厂商可以拿着上述三家公司的转让产品来竞争的。

至于200台以下的项目,除非是标志性的,或者是行业内连续性非常强的项目以外,上述三家公司是基本不参与,而是让技术转让的国内厂家来参与的。

至于柜型,个人理解如下:

大中型项目,abb方面只会选择mns3.0,因为这是他们利润来源。西门子方面会用8pv,由西门子或者华鹏来投标,至于施耐德,肯定会用okken,至于是施耐德自己投,还是做联合体投标,那是根据甲方的要求来做的。

小型项目,因为这种项目数量众多,上述三家公司基本不太参与,基本上是mns2.0/8pt4000/blokset来投标的,而参与的厂家,也就是国内的厂家;

至于主推什么产品,关键看的产出情况,而因为三家公司的情况不同,所以主推的力度往往不尽相同

abb成套和低压是两个不同的部门负责,所以技术转让只不过是卖低压元器件,而卖低压元器件并非是他们利润来源的根本,他们利润部分当中最大的部分还是成套,所以,他们转让的都是些二流的技术,其实也根本无所谓转让,国内的mns贴个abb的2.0的标就得了,有的厂子收钱,有的厂子不收钱,也主要看产出情况如何,半买半送的性质,根本谈不上什么技术转让,培训也糟糕,质量管理和监控方面更是糟糕,图纸随便改,根本不需要abb方面来做工作,abb的销售也不会拉这些厂子来参与他们跟进的项目,偶而有点配合也是差强人意。mns2.0、artu、md之类的除了买abb的元件以外,基本上都由厂子自己来生产,那质量可想而知,这一点,绝大多数甲方也是很清楚的,所以这几类柜子基本上在市场上就定位是国产柜国产质量国产的水平

施耐德是个元器件供货商,他们不生产成套设备,据说他们也有自己的一个成套厂,但只是有这个厂,参与投标方便罢了,他们做技术转让的根本目的是为了销售元器件,通过结盟的方式来推动元器件的销售。所以,能参与中小型项目的厂子并且产出不错的厂子,给blokset或者prisma,而大型的实力比较强的厂子给okken,不管是okken还是blokset收取技术转让费,培训的同时,长期有专门的部门负责配合这些技术转让的厂家的工作,包括技术转让,图纸确认和变更,质量监管等工作,除了元件以外,柜体当中也有相当一部分必须采购施耐德或者是施耐德指定厂家的东西,他们靠这一点来保证产品的品质

的。甚至还有专门的部门配合厂家的销售共同做甲方的工作,施耐德各地的销售在跟进项目过程中也以这些技术转让厂家配合销售为主,单从这一点来看,施耐德做技术转让是相当负责任的,不是把一个产品甩出去不管了!这一点比abb和西门子都要强!因为卖出去的柜子和元器件,都受到施耐德相关部门的监管和支持的,甚至干脆就是施耐德在全球其它国家的订单给他们,有些和施耐德合作比较成功的厂子,短短几年内就发展得规模很大了,比如说白云,比如说无锡博尔,比如说江苏通华和芜湖鑫隆这些厂子。

至于西门子,他们只拿核心的8pv,至于8pt400那是8pt当中的低端产品,他们把低端的东西转让给国内企业,纯是投机性质的,谁能拿到项目肯定就给,有的盘厂根本没有生产资质,就先拿着西门子的授权去投标,如果中标了,再现做转让和生产,因为是低端的东西,很容易做的,根本掌握不到核心技术,至于以后,也没什么更多的跟进,西门子就任其自生自灭了。

二、《配电变压器经济运行管理制度》帮忙提供一下

一、线损的基本概念

电能输送到用户,必须经过输、变、配电设备,由于这些设备存在着阻抗,因此,电能通过时就会产生损失,这种损失包括有功、无功电能和电压损失(在习惯上通常为有功电能损失)。这些损失的有功部分称为有功损失,习惯上称为线损。它以发热的形式通过空气和介质散发掉,有功电能损失与输入端输送的电能量之比或有功功率损失与输入的有功功率之比百分数称为线损率,即△w%=△w/w×100%;△p%=△p/p×100%。无功部分称为无功损失,它使功率因数降低,线路电流增大、有功损失加大、电压降低,并使发变电设备负载率降低。

二、降低10kv及以下配电网线损的措施

在线损管理工作中,关健还是管理,“管理出效益”同样适合线损管理的每一个环节。管理好了,就可以堵漏、防窃、少损。但是其它方面的工作也不能忽视,在线损率的计算公式中,有功电能损失△w起着关健作用,它主要由电网中线路有功电能损失和变压器的有功电能损失组成,计量装置有功电能损失也是其中一部份,与电网中的设备性能和有关参数(电阻)有关。下面就三个层面浅析降低10kv及以下配电网线损的措施。

(一)管理层面

1.在组织上、制度上下功夫。线损管理应引入激励机制,并建立一个严格的管理体系,只有完善线损管理考核体系,实行线损分级管理,责任到人,指标分解,各负其责。只有通过层层落实责任制,严格考核兑现,从而使人人肩上有担子,个个身上有压力,每个人都能将困难和压力化为工作的力量源泉和动力,极大地增强了在岗人员责任感,达到降低线损的预期目标。

2.定期开展线损分析,做好几项对比:统计线损率与理论线损率的对比;理论线损率与经济线损率的对比;固定损耗和可变损耗的对比;现实与历史问题的对比;当前水平与年平均水平的对比;计量总表与分表电量的对比;线路或设备之间、季度和年度之间、班组之间的线损综合对比。从中找出原因,制定应对措施。堵塞各种漏洞。

3.营销管理要制度化、规范化、标准化、系统化,确保电量在抄、核环节正确无误;制定定期抄表制度,强化动态抄表管理,定期和不定期地按线路同步查抄计量总表和分表,严防偷、漏、差、错等问题的发生;建立并完善计量装置的抽检和轮校制度,确保电能表的计量精度准确无误。

4.严格加强计量管理和反窃电措施,大力宣传依法治电,依法用电。加大巡视检查力度,保障计量装置安全运行、正确计量,防范违章用电行为的发生。尤其是专变用户,尽量采用高压计量,不给窃电者有可乘之机。加强需求侧管理,正确指导客户用电设备的运行维护管理,确保经济运行。重视配电变压器的经济运行,对于季节性或临时性的配电变压器,在投运前应根据配电变压器的容量,事先把用电负荷准备好;在变压器投运后,立即把用电负荷调整到某一合理值,以此保证变压器的负载率最合理,效率最高,能耗最小。

5.搞好全面普查,摸清"两个底数" 。组织力量对低压供用电情况进行全面调查,摸清供电和用电两个方面的底数,做到供用电"七个清"。一是供电网络清,摸清供电设备的分布情况及其数量、型号、容量、线路走径等,看其供电范围是否合理;二是设备出力清,弄清每台设备的实际出力,看其是否符合自身的设计容量要求;三是线路质量清,查清每条低压干、支线的导线型号、长度,看其是否满足供电负荷要求;四是供电质量清,在电网供电正常情况下,核查每台配电变压器的供电电压质量,电流不平衡度,看其是否符合规程要求;五是用户数量清,查清实际用户数量,看其是否与在册登记的用户相符;六是用户用电负荷清,查清用户实际安装的用电负荷,看其是否与申报的情况相一致;七是装表情况清,看表计配备是否合理,接线有无异常。

(二)规划设计层面

配电网规划设计的优劣是影响线损能否降低的直接因素,是降损管理中的第一步。一个设计理想、结构优化、布局合理的配电网络,必须是在能向电力客户提供合格电能的同时,对电力企业本身来讲还必须具有能够长期以低损、高效的方式来运行,实现较高的经济效果。我们怎样来抓好配电网的规划设计工作呢?归纳起来注意以下六个方面:

1. 提倡设备选型适当超前、负荷侧优于电源侧的设计思路。重视电源点的位置,看其是否是设立在负荷的中心位置。

2.以经济供电半径配置电源点。在农村地区宜采用小容量、短半径、密布点的方式进行配置;在城区可采用大容量、短半径、密布点,并可大胆采用并联配电变压器组式的接线方式进行配置,以利提高供电的经济性和可靠性。农村低压用电要尽量使配变安装在负荷的中心位置。高压线路进村,应避免配电变压器在村外,由低压线路进村与各负荷连接的采用树状供电方式,由单边供电改为中心供电。

3.优化接线方式。多采用由电源点向周围辐射式的接线方式进行配电网架设,尽量避免采用单边供电的接线方式。研究表明:仅这两种接线方式的不同,前者与后者相比就可实现降低损失1/8左右。

4.合理选择导线截面。在经济许可的条件下,导线截面一般应优先照按经济电流密度来选择。对于10kv主干线,导线截面不应小于70mm2,支干线不易小于50mm2,分支线不宜小于35 mm2;低压导线截面一般按运行允许电压损耗来确定,同时满足发热条件和机械强度的要求。

5.正确选择变压器的容量和型号。要选择节能型变压器,合理配置变压器的容量。配电变压器容量与用电设备的容量比以1:1.5 ~1:1.8为宜。

6.合理配置无功容量。《供用电规则》规定:高压供电的用户必须保证功率因数在0.9以上,其它用户保证功率因素在0.85以上。为保证所须的功率因素的要求,在规划设计时就要考虑无功补偿的问题,补偿的原则是就地平衡。

(三)技术层面

采取技术措施降损是线损管理工作的基础,针对电网电能损失的规律和特点采取相应的技术措施,就能以最少的投资取得最大经济效益,实现多供少损,提高电网经济效益的目的。

1.合理改变变压器的布点。由于负荷发生变化,电源不在负荷中心的变压器,应及时改变安装位置,保证变压器安装在负荷中心,线路由电源向周围辐射,降低线路参数降损。

2. 缩短供电半径,避免近电远供和迂回供电。10kv线路供电半径不大于5km,0.4kv线路供电半径应不大于0.3km。由于各地的经济发展不同,山区与平原、城市与农村差别较大,在条件好的地方完全可以按以上供电半径要求,条件差的地方相对标准较高,很难实现,也不经济。农村变压器应按容量小(一般不宜超过400kva)、密布点、短半径的要求进行设置。

3.合理的线路改造、选择安全经济的导线截面。对于陈旧的、已不满足负荷需求的老线路,应加也改造,增加导线截面降低导线电阻,减少电能损耗和线路压降。增加导线截面时要综合考虑投入与降损的关系,不要盲目地为了减少线损而进行大规模的整改。一般来说,线路中电能损失大部分集中在主干线部分;在主干线中又集中在线路首端到末端。从主干线到分支线应由大到小的顺序选择阶梯型导线截面,同时要考虑到今后的发展和电压降的要求。

4.加快高耗能变压器的更新改造,并合理地选择容量。配电变压器损失在配电系统电能损失中,占有很大的比重,减少配电变压器的损失,对降低综合损失具有重要作用。减少配电变压器损失的方法就是采用节能型变压器和提高配电变压器的负荷率。积极推广应用s9、s11系列和非晶合金变压器,坚决淘汰更换sj3、s7系列高耗能配电变压器。在实际应用中在对负载性质、无功损耗和最大负荷进行综合考虑,容量最小应满足最大负荷的要求并要留有一定余额。对于长期处于轻载运行状态的变压器,应更换小容量变压器;对于长期处于满载、超载运行的变压器,应更换容量较大的变压器。对于用电负荷波动大,有条件的地方可采用子母变供电,在负荷大时进行并联运行,负荷小时采用一台变压器供电。

5.增装必要的无功补偿设备,进行电网无功优化配置。用电设备功率因数降低之后,将带来许多不良后果,使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用。因为发电机或变压器都有一定的额定电压,在正常情况下是不容许超过的,根据关系,若功率因素降低,则有功功率随之降低,使设备容量不能充分利用。增加输配电线路中的有功功率和电能损耗,设备功率因数降低,在线路输送同样有功功率时,线路中不会流过更大的电流,使线路中的有功功率损耗增加。所以电力系统功率因素高低,是需要认真研究的一个重要课题,必须设法提高电力网中各个组成的功率因素。

提高功率因素的主要途径是:一是减少电力系统中各个部分所需的无功功率,特别是减少负载的无功功率消耗;二是进行补偿。补偿的方式选择:①随机补偿,把补偿电容器安装在电动机、电焊机等吸取无功功率的用电设备附近,使用电设备所需无功实现就地平衡;②随器补偿,即在配电变压器低压侧并联电容器进行补偿,一是补偿负载所需无功,二是补偿本身无功需求;③线路集中补偿,即在多负荷点线路上一点或若干点总并联补偿电容器进行补偿;④变电所集中补偿,目的在变电所10kv母线上设置一组或多组电容器组,根据电压和功率因数需要进行投切。

6. 强化计量装置的更换与改造。用电计量装置应安装在供电设施产权界处,并提高计量装置的准确度。选用86系列宽幅度电能表或电子式电能表、防窃电能表有非常可观的降损效果。它的主要优点:①自耗小(0.3w左右);②误差线性好;③准确度高;④抗倾斜;⑤正反向计数;⑥有较强的防窃电性能。实行一户一表计量每户电量并作为收费的依据,有利于监督、分析用电损失情况,及时消除损耗高的原因。

7.适时调整运行电压,及时调整变压器的运行分接头。变压器的损耗主要是铜损和铁损,而农网中一般变压器的铁损大于铜损,是配电网线损的主要组成部分。如果变压器超过额定电压5%运行时,变压器铁损增加约15%以上;若超过电压10%则铁损将增加约50%以上;当电网电压低于变压器的所用分接头电压时,对变压器本身没有什么损害,只是可能降低一些出力,影响低压侧电压。如果变压器铜损大于铁损时,提高运行电压,则有利于降损。因此及时调整变压器的运行分接头(要保证正常电压偏差),是一个行之有效可降低线损的好办法。

8.确保三相负荷平衡。如果三相负荷不平衡,将增加线损。这是因为三相负荷不平衡时,各相的负荷电流不相等,就在相间产生了不平衡电流,这些不平衡电流除了在相线上引起损耗外,还将在中性线上引起损耗,这就增加了总的线损。应当尽可能使各相负荷相对平衡,否则,中性线上将有电流流过。中性线上流过的电流越大,引起的损耗也越大。因此在运行中经常调整变压器的各相电流,使之保持平衡,以降低线损。一般要求配电变压器出口处的电流不平衡率不大于10%,低压干线及主要支线始端的三相电流不平衡率不大于20%,因为不对称负荷引起供电线路损耗的增加与电流不对称度的平方成正比。在低压三相四线制线路中线路的电流不平衡附加线损也是相当大的,定期地进行三相负荷的测定和调整工作,使变压器三相电流接近平衡,这也是无需任何投资且十分有效的降损措施。

9.导线接头处理。导线接头的接触电阻一般较小,如果施工工艺较差时,接触电阻将猛增,而此处的电能损耗和接触电阻成正比,除提高施工工艺减少接触电阻的办法外,另外可以在接头处加涂导电膏的办法,使点与点的接触变成面与面的接触,从而进一步减少接触电阻。

10.加强对电力线路的维护和提高检修质量。定期进行线路巡查,及时发现、处理线路泄漏和接头过热事故,可以减少因接头电阻过大而引起的损失。对电力线路沿线的树木应经常剪枝伐树,还应定期清扫变压器、断路器及绝缘瓷件。

三、结论

线损管理是一项长期、系统的复杂工程,只有不断提高配电网的硬件,不断优化的网架结构和线损管理的软件,行之有效的管理制度和对配电网的精心维护,降损工作才能上一个新的台阶,成为一个新的效益增长点。

三、浅析如何降低线损提高电力企业经济效益

1 建立、健全线损管理组织,并作好实际可行的制度

电力企业单位应该制定和完善了《线损工作目标及考核办法》,每月开展一次线损分析,把线损率高低列入抄表工考核目标之中,直接与其工资、奖金挂钩,实行奖惩分明,使各级人员充分意识到线损考核的危机感和紧迫感,从而变“要我降损”为“我要降损”,主动地想办法,做工作。另外,必须建立一些规章制度,以制度作保障线损管理工作得以顺利进行,根据上级一些管理规定,从理论到实际,研究制订出了一套切合实际的线损管理标准、工作流程和奖惩办法,

同时与电量、电价、电费所执行的奖惩标准一起,与责任人签订了线损管理合同。

2 提高线损管理工作人员素质

大部分抄表工由原来的外线工聘用而来,有一部分人员存在着技术水平和文化水平较低,年龄偏大,人员素质差的固有问题。个别存在得过且过,扔掉不愿意,干又不好好干的思想,工作缺乏主动性,又因其工作地点分散,给管理造成一定的难度。针对这种情况,我们应该合理安排时间给线损管理工作人员进行培训,提高线损管理技术水平和能力;进行思想政治教育,使得他们除掉懒散的工作作风。加强员工的思想教育,从思想上确立降低线损深入挖潜的观念,立足全公司,激发和调动员工参与线损管理的积极性和主动性。要克服和纠正“农网改造完成后,线损挖潜意义不大”的片面认识。 3 作好降损技术措施 

一、采用无功功率补偿设备提高功率因数。在负荷的有功功率p保持不变的条件下,提高负荷的功率因数,可以减小负荷所需的无功功率q,进而减少发电机送出的无功功率和通过线路及变压器的无功功率,减少线路和变压器的有功功率和电能损耗

二、对电网进行升压改造。在负荷功率不变的条件下,电网元件中的负荷损耗部分随电压等级的提高而减少,提高电网电压,通过电网元件的电流将相应减小,负载损耗也随之降低。升压是降低线损很有效

的措施。升压改造可以与旧电网的改造结合进行,减少电压等级,减少重复的变电容量,简化电力网的接线,适应负荷增长的需要,以显著降低电力网的线损。具体可有如下措施:1、分流负荷,降低线路的电流密度。利用变电站剩余出线间隔,对负荷大、损耗高的线路进行分流改造,通过增加线路出线的方式降低线路负荷,从而降低线损。

2、调整负荷中心,优化电网结构。针对农村10 kv配电网中存在的电源布点少,供电半径过长的问题,采取兴建新站和改造旧站的方法来缩短供电半径,农村低压配电网中则采取小容量、密布点、短半径的方式来达到节电的目的。3、改造不合理的线路布局,消除近电远供,迂回倒送现象,减少迂回线路,缩短线路长度。对运行时间长、线径细、损耗高的线路更换大截面的导线。4、更新高损主变,使用节能型主变。主变应按经济运行曲线运行,配有两台主变的要根据负荷情况投运一台或两台主变,并适时并、解裂运行,有载调压的主变,要适时调整电压,使电压经常保持在合格的范围内。配电变压器的损耗对线损的影响起着举足轻重的作用。在农网中造成配变不经济运行的主要原因是产品型号,容量选择不合适,安装位置不恰当;运行因素如农村用电负荷存在季节性强,峰谷差大,年利用小时低,全年轻载甚至空载时间长,管理不善等。合理选型和调整配变容量,提高配变平均负荷率是配电网络降损工作的重点内容。

三、提高计量准确性。更换淘汰型电能表,减少计量损失,积极采用误差性好、准确度高、起动电流小、超载能力强、抗倾斜、防窃电,可实现抄表自动化管理且表损低的全电子电能表,提高计量精度、合

理设置计量点,对专线用户加装更换失压记录仪,并推广使用具有宽量程,高精度电子式电能表,为一些用户装设ic卡表,杜绝人为因素的影响,及时查处现场各种计量差错。推广应用集中抄表系统,实现大用户和居民用户远方抄表。每月抄报日应及时核算当月功率因数是否在0.9以上,不足时应考虑采用高压补偿措施。对大用户可装设带分时计费的无功电能表,进行高峰时段的功率因数考核。

四、科学管理降低线损的组织措施

(一)加强组织领导,健全线损管理网络,并建立线损管理责任制,在制度中明确职能科室和生产单位之间的分工,不断完善线损承包考核制度,使线损率指标与全公司职工工作质量挂钩。

(二)搞好线损统计,坚持做到年部署、季总结、月分析考核,逐季兑现奖惩的管理制度,及时发现解决线损管理工作中存在的问题。公司主管部门每月应定期组织相关人员召开一次线损分析会,分析指标完成情况,针对线损较高的线路,从线路质量、表计接线、是否窃电、无功补偿等方面进行讨论和分析,并责成有关部门进行落实,下月线损分析会必须汇报问题查找、处理结果,通报有关情况,研究解决存在的问题。

(三)合理安排检修,及时清除线路障碍,合理安排检修,尽量缩短检修时间,提高检修质量。另外,在春、秋两季输电部门应认真组织清除线路障碍,对线路绝缘子进行擦拭维护,减少线路漏电。

(四)加强抄核收管理,堵塞抄核收漏洞,制定“抄表管理制度”,要求抄表人员严格按照规定日期完成抄收工作,抄表时间及抄表人公开

公布,公司主管部门不定期组织抽查,杜绝抄表不同步、漏抄、估抄或不抄现象,确保抄表及时准确,核算细致无误。

(五)开展潮流计算、潮流分析工作,重大方式变化时,及时进行潮流计算。选择最佳运行方式使其损耗达到最小。充分利用调度自动化系统,制定出各变电站主变的经济运行曲线,使各变电站主变保持最佳或接近最佳运行状态,保证主变的经济运行。实现无功功率就地平衡,提高用户的功率因数,强化地方电厂发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率的管理,使线损大大降低,并且改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。

公司所辖电网供电区域复杂、负荷分散。升压改造和优化供配电网结构降损:合理调度,适当提高(或降低)和改善运行电压,合理调整变电站主变运行方式,适时投切补偿电容;低压电网的降损,计量管理是前提,线损考核是动力,营业普查是手段;补偿电容合理配置降损,实现无功负荷的最优补偿。农村400v低压网功率因数低,合理地进行无功补偿,尤为重要。降损方案与措施的实施,是集建设电网、输、配、用电的全过程的方案,涉及供电企业的方方面面,是典型的技术与管理相结合的工作。建议把这项工作贯穿于全面工作的多方面、全过程中,把线损切实降下来,最终达到提高公司经济效益的目的

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