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1、 降低配网线损的有效措施配变低压侧互联 王育槐 1，焦 瑾 2 1南京供电公司，南京市中山路 251 号 210008 2江苏省电力公司,南京市北京西路 20 号 266101 An effective method of reducing line loss of Power Distribution Grid - Coupling Transformer Yuhuai WANG，Jin JIAO 1. NJEPC, NO.251 ZHONGSHAN ROAD NANJING 210008 2.JSEPC,NO.20 BEIJING WEST ROAD NANJING 266101 ABST
2、RACT: Coupling transformer can reduce the line loss of power distribution gird effectively. It is also helpful for power supply companies to fulfill their line loss rate assignment and may enhance the power supply reliability. KEY WORD: Power Distribution Grid；Coupling Transformer；Line Loss; Power S
3、upply Reliability 摘 要：摘 要：配电变压器低压联络可有效降低配电网络的线路损耗,有利于供电企业完成线损率指标并可提高供电可靠性。本文理论与实际相结合，从南京地区负荷特点、配变损耗理论计算与验证、 试点小区实测数据比较分析等几个方面进行了论证， 说明配变低压侧互联确实可以有效降低配电网络的线损。 关键词：关键词：配网；低压互联；线损；供电可靠性 1 引言 线损率是供电企业的一项重要经济技术指标，也是衡量企业综合管理水平的重要标志。近年来全国大部分地区都出现了缺电现象，江苏电网更是缺电的重灾区，为缓解缺电形势，各地都在加大电源点的建设。在增加供电容量的同时，降低线损同样可以一定
4、程度上缓解缺电形势。南京供电公司对线损率指标格外重视， 2007 年全公司线损率指标定为5.81%。 一边是飞速增加的电力设备数量， 一边是不变的线损率指标，如何才能做到降损以完成线损率指标？降低配电网络的线损是实现我公司线损率指标的有效途径。 配电变压器是配电网络的主要设备之一，其损耗在整个配网损耗中占很大比重(80%以上)。 由于南京地区温差较大，所带来的负荷变化也很大，根据南京市电网调度中心的统计数据表明 2006 年南京地区供电最高负荷为 472 万千瓦，而最低负荷只有225 万千瓦。在夏季、冬季这两个用电高峰季节、配变基本上处于满负荷运行状态，而在春、秋这两个季节里很多配变都处于低负
5、载率运行状态。 2 配变损耗的理论计算 如何在保证用户供电可靠性的同时减少配变的低负载率运行将是降低配网线损、实现线损率指标的关键。对中、低压配网而言，目前南京市的 10千伏配网网架，经过几年的建设、改造，向网格状供电模式发展，已能经济、合理、灵活的调整运行方式，快速切断故障点，缩小故障停电范围，提高客户供电可靠性。 而 0.38 千伏的低压网络是放射型网架结构，为了满足高温天气的居民用电质量，配电变压器的加挂以夏季高温负荷为依据，这势必造成一部分配电变压器在高温以后出现轻载。而 S9型的配电变压器的损耗随着负荷的变化情况如下表： 表 1：单台 S9 型 315kVA 配变在负荷率 10%-1
6、00%时损耗 负荷率 10% 20% 30% 40% 50% 负载损耗(W)38.94 155.76 350.46 623.04 973.50 空载损耗(W)648.00 648.00 648.00 648.00 648.00 总损耗(W) 686.94 803.76 998.46 1271.04 1621.50 损耗率 2.42% 1.42% 1.17% 1.12% 1.14% 负荷率 60% 70% 80% 90% 100% 负载损耗(W)1401.84 1908.06 2492.16 3154.14 3894.00 空载损耗(W)648.00 648.00 648.00 648.00 6
7、48.00 2007中国电机工程学会年会论文集广东东莞 总损耗(W) 2049.84 2556.06 3140.16 3802.14 4542.00 损耗率 1.21% 1.29% 1.38% 1.49% 1.60% 配电变压器损耗率按式 1 计算： 100cos%20 +=fk NfSPSSPA （1） 式中，为空载损耗，为负载损耗，为配电变压器额定容量，为配电变压器实际容量，0PkPNSfScos为功率因数，上表中取cos=0.9 计算。 图 1 S9 型 315kVA 配电变压器损耗率 从表 1 可以看出，随着负荷率的增长，配变的负载损耗和总损耗在不断增大，当配变负荷率在40%达时损耗最
8、小，为最经济运行状态，30%-50%之间损耗相对比较小，如果一台配电变压器在高温期间负荷率在 60%及以上运行 1 个月，而其他时期负荷率却在 20%及以下运行 11 个月，那么配电变压器的损耗电量分别如式（2）和（3）式所示： 2886.7531X241000=2147.74 kwh (2) 745.35X334X24/1000=5974.72 kwh (3) 3 试点方案的实测数据比较分析 2004 年夏季高温期间南京供电公司对城区6053 台配电变压器的负荷进行了测量,其中城北地区测量了 1781 台配电变压器。 表 2：实测数据比较分析 测量城北地区配电变压器共 1781 台 配电变的
9、负荷率 60%以上 60%-30% 30%以下 配电变的台数 230 台 945 台 606 台 占总台数百分率 12.9% 53.1% 34% 配电变压器 1781 台中纯居民配变 633 台 配电变的负荷率 40%及以上 40%以下 配电变的台数 269 台 364 台 占纯居民配变总数 42.5% 57.5 从今年所测配变负荷率的数据来看，高温过后配电变压器负荷率在 30%以下的台数将占总数的2/3，在这段时期实行低压联络是非常有必要的。 我公司于 2003 年 10 月以佳盛花园小区配变为试点进行了低压互联的工作(联络示意图见图 2)， 该小区共有 3 台 315kVA S9 型配变，
10、配电变压器在 03 年高温期间负荷率分别为 36.3、25.19、63.7，2004 年 4 月，停用了佳盛花园西、佳盛花园北两台配变，由佳盛花园配变供电。根据其 4-6 月份低压联络负荷率情况，算出联络后其损耗如表 3 所示： 图 2 佳盛花园小区联络示意图 表 3 低压联络后配变损耗 月份 4 5 6 负荷率 28.92 24.73 23.59负载损耗电量(kWh)234.5 171.5 156 空载损耗电量(kWh)466.56 466.56 466.56 总损耗电量(kWh) 701.06 638.06 622.56 损耗率 1.19% 1.26% 1.29%如若不考虑低压联络，则通过
11、三台配变所带居民户数， 将佳盛花园配变负荷分摊到三台配变上，各自计算其损耗如下： 表 4 未采用低压联络配变损耗 月份 4 5 6 佳盛花园配变损耗电量(kWh) 482.90 478.51 477.43 佳盛花园西配变损耗电量(kWh)506.75 495.95 493.30 佳盛花园北配变损耗电量(kWh)490.87 484.34 482.74 总损耗电量(kWh) 1480.52 1458.8 1453.47 损耗率 2.51% 2.88% 3.01% 则 4、5、6 三个月，仅佳盛花园一处就降低配变损耗电量 2431.11kwh。若将所有轻载配变实行低压互联方案，那么在降低线损这方面
12、肯定会有更多受益。 4 几种联络方案的经济技术比较 配电变压器在什么情况下采取低压联络有利于降低线损，提高供电可靠性。 4.1 设两台配变负荷分别为 x、 y， 则联络前损耗为 22007中国电机工程学会年会论文集广东东莞 P1=2P0+Pk（x2+y2） ，联络后损耗为P2=P0+Pk（x+y）2，当P 1P2时，认为两台配变可以联络，由上式经 计算得出当负荷x,y满足式（3）时P1P2。 x*y kPP 20（4） 以x为横坐标， y为纵坐标绘出函数x*y= kPP 20曲线如图 2 所示： kPP 20图 3 配变联络负荷关系图 则位于图3函数曲线阴影部分的负荷x,y满足式（3） ，联络
13、后可以达到降损的目的。x、y 的乘积越小，降损效果越好，由数学知识可知若 x、y 之和为常数，当 x、y 相等时，两者的乘积最小。即两台配变负荷相等时联络的降损耗果最好。 4.2 当两台 315kVA 配变负荷率相等时，联络后空载损耗下降，负载损耗上升，根据式（4）计算（空载损耗取 648W， 负载损耗取 3894W） ， 当单台配变负荷率达到 28.85%时， 联络后下降的空载损耗正好等于上升的负载损耗，所以这两台配变的负荷率都低于 28.85%时，均可采用低压联络方案。 在配变负荷率低于 28.85%的前提下，负荷率越大，联络后所增加的负载损耗越大，即降低的损耗越小，降低的损耗率也必然越小
14、。所以负荷率越小，联络后运行越经济。 4.3 当两台配变负荷率不相等时， 由于配变损耗随负荷率增长呈非线性上升，如下图： 图 4 配变损耗与负荷率关系图 负荷率越大，配变损耗增长幅度越大，所以两台负荷率不等的配变的负载损耗必然比相同负荷情况下两台同负荷率的配变的负载损耗大。从而可以看出两台负荷率越接近的配变进行联络，能达到最经济运行。 4.4 三台同负荷率配变联络情况与以上分析类似，根据式（4）计算可得出：一台配变带另两台配变运行时，单台配变负荷率在 23.55%以下，或者两台配变带另一台配变运行时，单台配变负荷率在 33.3%以下，则可以采用低压联络方案。 5 低压联络方案的实现 从以上的理
15、论分析及对实测数据的对比可以看出低压联络可有效地降低配电网络的线损,有利于实现线损率指标。要实现低压联络必须能够适时的了解辖区内各配变的负荷率情况并根据得到的负荷率情况做出何时何处配变需要进行互联的决策。南京城北地区共有约 2000 台配电变压器,采取人工方式去测量各自的负载率并分别判断是否适合低压联络工作量巨大,无实际意义。为此我公司自 2004 年起开始在配电变压器上安装数字式配变综合测试仪， 截止到 2007 年 1 月中旬，我公司配电工区在南京市城北地区共安装约 700 台数字式配变综合测试仪。配变测试仪的主要功能为采集所安装配变全天的负荷变化情况，主要包括三相电压，四线的电流。配变综
16、合测试仪通过移动服务商 GSM 网络以短信方式将所测变压器的整点数据发送至我公司配电工区的服务器中。 为实现配变低压侧互联，我公司配电工区对城北地区配电网络进行改造，根据对配变全年负荷率情况及配变间距离确定联络配变组。并改造了用于杆变联络的低压开关，开发了用于箱式变压器联络的 BDLSW1-630/3 型低压联络开关箱。 在硬件改造的基础上公司联合学术水平较强的东南大学电气工程学院及熟悉 GIS 系统开发的金32007中国电机工程学会年会论文集广东东莞 智子午公司联合开发了一套集负荷预测、 优化分析、适时监控一体的南京城北地区配网低压优化决策系统软件（软件界面如图 5） ，并在配电一工区项目研究室安装软件服务器，各班组设工作 PC 机，这样配电工作人员均可很方便地对配网运行情况进行监控。该软件首先利用基于小波理论的配变检测仪数据处理技术对配变综合测试仪数据进行处理，之后利用协整（C
