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关键词:输电线路;实时输送容量;技术分析
中图分类号:TM721文献标识码:A
引言:近年来, 随着我国经济的发展以及生活水平的提高,人们对的要求越来越高,促使我国的电源建设步伐以及社会的用电负荷的增长。这也使得我国在电网规划建设方面存在问题―――建设缓慢和输电能力弱的的问题凸显,这在某种程度上上加剧了我国的电网建设和电影发展的不平衡。 为了提高输电量,建新的线路通道成本和建设周期过长,不符合建设的基本要求,因此提高目前现有输电线路的输送容量,达到提高输电量的目地,这才是符合建设资源节约型社会理念的措施,不仅如此,提高输电线路实时输送容量,而应用输电线路温度在线监测及动态增容技术这是能够提高原输电线路的投资效以及减少新增投资的幅度,对企业和社会来说都是具有重要的意义。
1. 输电导线温度在线监测实现动态增容的可行性
输电线路的输送容量的提高,那么对输电线路导线温度在线检测以实现动态增容的可行性分析也是必不可少的,这是输电线路安全稳定运行的保障。具体分析如下:
在电力输送领域,输电的线路安全运行刚性约束条件是电力电力输送中输电导线与地面的距离。不仅如此,输电线路的安全运行与其架设完成的导线弧垂和地面距离有关,且成反比关系, 同时与输电运行中导线温度有关,且成正比例的关系。
因此,在电力输送过程中可以通过监测输电的导线温度达到对输电导线和地面距离的检测, 进而能够确定电力输电导线在传输中的最大安全容量,使得能够在不改变设备的情况下能够有效的提高电力线路的输送能力。
2.输电线路温度在线监测和增容系统
有上文可知,可以通过监测输电的导线温度确定电力输电导线在传输中的最大安全容量,而输电线路温度在线监测及动态增容管理系统正是基于该项技术原理建立的,下面对该系统进行简单的说明:
输电线路温度在线监测和增容系统就是通过电力系统中输电导线上安装的现场监测装置,对导线相关的温度以及各输电线路的实时参数进行实时监测,然后通过目前先进的移动通用的无线服务网络GPRS ( General Packet Radio Service ) 网络将监测的各项与导线相关的信息传到后台的分析处理装置上,进而通过调度电力系统自动化系统对电力的传输线路的电流等等各项实时电气参数,一起进行分析处理实时监控,最后以各种报表,曲线图等等
方式呈现出监测到的各项数据,为输电线路的运行维护人员以及输电线路的调度运行人员对线路载流量控制,提供重要的依据。
3. 提高输电线路输送容量的监测方法
就目前的提高输电线路实时输送容量的技术方法来说,主要分为静态提高输电线路传输容量方法和动态提高输电线路传输容量方法,其中静态的基本是以改变原有设备基础为前提的提供输电线路的容量输送,本文不予分析,下面就几种基本的动态提高输电线路输送容量的监测方法进行分析:
3.1.基于气候监测的DLR 技术
基于气候监测的DLR 技术,该项技术的关键词是电流值与气候参数,也即是是通过实时的电力系统输电导线的电流值,以及当地气象站对当地自然环境的实时监测所得到的气候参数,经过计算而得到电力输电的导线的输送容量。
基于气候监测的DLR 技术优缺点极为明显,其优点在于耗资的成本少,经济性,而且极其容易扩展。其缺点在于过于的依赖气候检测技术,也就是在输电线路中,由于地区的变化会导致气候发生变化,但是,就目前的气候检测技术是无法对微气候信息进行检测和反馈的,这种方法对于微气候地区内线路的增容是不适合的。
3.2.基于直接温度测量的DLR 技术
基于直接温度测量的DLR 技术中以PowerDonut最为典型,该项容量检测技术是美国NiagaraMochawk 公司基于直接输电导线的测温的装置研究出来的,技术的原理如下:在输电导线上直接的安装一个合适的环形结构装置,用该装置来直接监测输电导线的温度以及负载气候等等相关参数,进而通过对直接的监测信息进行处理,得到相应的结果。
基于直接温度测量的DLR 技术方法的优势在于能够直接提供输电导线的各种相关的实时数据,其计算结果的准确性高于基于气候监测的方法。其劣势在于投资过大,且对于采集装置的要求过高,使得成本过度增大,不符合经济性的要求。
3.3 基于直接弧垂测量的DLR 技术
基于直接弧垂测量的DLR 技术也即是脉冲激光法足,该技术由ESCI 公司,以车载GPS 测量系统以及反射镜和激光测距装置为基础,通过人为的操作得到导线的弧垂,计算后再得到导线的输出容量。
该DLR 技术的优点有:测量结果的精确,有效。缺点是,由于需要认为操作不是自动的监测线路弧垂,出现误差的概率大,而且相对于言,成本较高。
3.4 基于张力测量的DLR 技术
基于张力测量的DLR 技术。该技术是美国Valley 公司开发的,其技术原理:通过在输电线上安装两个传感器,其中一个传感器负责测量输电线周围环境温度,一个传感器负责测量输电线的日照辐射温度,通过数据的综合的计算,达到对输电导线张力的直接测量,确定输送导线的输送容量。
该技术的优势在于能够准确的测量输电线的容量,能够对输电线技能型实时的监控,并且整体工程的开支不大,符合经济性要求。但是,应用该种技术需要安装CAT-1系统,在该系统的安装初期,输电线路需要长期或者经常性的停电,回个周边人们额生活带来较大的影响,此外,该中方法线路还需要避免高温,以免对输电导线温度测量不准,因此不适合温度较高的地区。
结束语:总而言之,对于提高输电线线路实时输送容量的技术分析来看,输电线路在线实时监测以及动态增容技术这是必不可少的,这两项技术就目前的研究成果来看是可以能够有效挖掘输电线路的传输电能的潜力,且在提高输送容量方面可的提高幅度可高达5 % -30 %。不仅如此,这些技术的应用还能够起到实时监视输电导线的各项温度要以及导线其他的本身和环境参数,从而能够及时的输电线路的过热点, 为电力设备以及输电线路的状态检修提供可靠的依据,为输电线路的安全运行提供保障。"
参考文献:
【关键词】 电力通信 智能电网 应用
一、前言
智能电网的建设是促进我国电力事业健康发展的主要途径,是现代化建设中的重点部分,电力通信技术对于智能电网的建设有着不可忽视的作用,电力企业应当不断改善电力通信技术,强化智能电网的建设,以提高企业自身的市场竞争力。目前,我国电力事业面临诸多挑战,其发展空间十分广阔,企业应当引进电力通信技术,与智能电网有效结合,进一步满足人民的电力需求,而电力通信技术是电力行业的核心,是智能电网发展的前提,研究电力通信技术在智能电网中的应用分析具有一定的经济价值。
二、电力通信技术在智能电网中的应用意义与现状
2.1电力通信技术在智能电网中的应用意义
在智能电网中引进电力通信技术是提高电力接收与运输效率的首要途径,在电力系统中的作用不可小觑,为了提高智能电网运行的可靠性,相关人员可以将电力通信技术作为支撑手段。从某种程度上说,电力通信技术能够推进智能电网的升级与改造,且有效避免电网终端受到攻击,保障智能电网的正常工作。所以,在智能电网中应用电力通信技术能够促进我国电力事业的快速发展,实现二者的共同进步[1]。
2.2电力通信技术在智能电网中的应用现状
目前,电力行业的市场竞争日趋激烈,电力通信技术也得到了空前发展,但相对来说,难以适应当代智能电网的发展。比如,对于智能电网运行中所监测到的数据,电力通信技术难以对其进行保护与调控,同时存在诸多电力通信设备在智能电网无法通用。但是总的来说,电力通信覆盖范围较广,具有较大的发展空间,电力通信技术向标准化、系统化发展是现代电力行业的必然趋势。
三、电力通信技术在智能电网中的应用分析
1、新能源领域。电力通信技术在智能电网中的应用形式多种多样,在新能源领域主要表现为两方面,即可再生能源、不可再生能源,以往的电力系统主要利用不可再生能源进行发电,而智能电网改进了以往电力系统的发电方式,逐渐引进可再生资源的使用。目前,许多专家与学者加大了对新能源的研究,寻找可再生能源的控制方法,使其能够在电力通信中充分发挥自身价值,提高经济效益。为了能够使新能源良好的运用于电力通信行业,管理人员应当制定合理的接口,建立智能化系统进行电功率以及电压的自动化管控。在利用新能源发电时,利用电力通信技术的有效管理形成符合新能源运作的电力系统[2]。
2、优化配电系统。电力通信技术在配电系统上的运用十分普遍,智能电网主要由配电网络构架而成,电力技术的运用能够提高智能电网的可靠性与灵活性,进而优化配电系统。为了进一步达到储能电源高渗透性的要求,在智能电网中就应当采用电力通信技术监测与及时排除电力故障,提高配电系统的集成性、兼容性。
3、智能变电。一般来说,智能电网的终端为变电站,这也是智能电网的基础设施,电力通信技术在智能电网终端中的效果不可忽视,智能变电站的管控以及数据监测的配置均需利用电力通信技术。智能变电站通过信息的传感以及智能控制,及时监测与分析数据,然后在网络化设备的共同作用下,利用电力通信技术实现数据的传输;在集控中心收到数据之后,分析数据及时进行调整,以此保障智能电网运行的高效性与安全性。
4、电力输送。智能电网的电力输送能力十分强大,能够完成大容量、远距离的电力输送,且耗能相对较低,同时,智能电网引进可再生的新能源,能够合理的优化电力传输的基本配置。从我国电力企业实际的发展状况出发,强化电网监控性能以及电力输送性能,能够提高电力输送过程中的安全性。因此,电力企业在选择电力输送线路的监测方式时,可以利用电力通信技术,实现电网终端、电网运行状况以及线路状况的全方位监测,并且对监测数据进行存储和分析,及时发现电力输送中可能引发的安全故障,并提出具有针对性的解决对策,以此发挥电力通信技术在智能电网中的应用价值及其意义[3]。
四、结束语
电力通信技术的有效运用能够保障智能电网的高效、安全运行,其在某种意义上关系到智能电网的建设水平,关系到电力企业的发展速度。所以,企业应当提高对于电力通信技术的重视,通过不断改进与创新逐步适应智能电网的发展需求。
参 考 文 献
[1]张捷.电力通信及其在智能电网中的应用研究[J].通讯世界,2016,02(12):296.
关键词:电网调度;调度措施;节能降损
中图分类号:TM732 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2012)10-0-01
引言
随着电力系统的发展,电力系统的安全经济运行已成为电网运行中的重大课题。电网经济运行又称电网经济调度,它是在保证安全、可靠运行和满足电能质量、用电需要的前提下,根据经济调度的基本原理,制定各厂(站)之间或机组之间的最优负荷分配方案,使整个电网的能耗或运行费用最少,从而获得最大的经济效益。调度部门在保证电网安全运行的情况下,进行经济调度、多供少损、降损节能、不断提高企业经济效益,工作十分重要。
一、合理安排电网调度需要考虑的问题
合理安排调度以减少电网损耗的同时还必须考虑到电力系统运行的可靠性、安全约束,如必须使设备运行参数在允许范围内、必须使通过线路的功率和电流在安全限额以下,或者是线路两端功率角保持在电力系统稳定运行的范围内等等。如果发生电力系统安全受到威胁的情况,就必须在电力系统运行的经济性和安全性之间取得协调,以求得在满足安全运行条件下的最大经济性。
二、合理安排电网调度以降低网损的措施
1.加强电网的经济运行分析
调度应与生计部门配合,充分利用现有技术手段.加强电网运行的历史数据的收集整理、分析,做到每月对电网运行中设备检修情况、设备运行情况、供电电量、电容器投退、网损等进行综合分析、统计,找出管理中存在的问题,通过制定改进的措施,加强电网经济运行研究工作。使电网长期处于最经济方式下运行。实践证明,加强对电网的经济运行分析是管理好电网经济运行的有效手段之一。
2.合理安排电网运行方式
运行方式的编制一是要在确保安全、可靠、满足电能质量的前提下,优先考虑电网运行的经济性;二是要准确掌握网内各“元件”的经济运行特性,确保网内各“元件”在最佳经济状态下运行;三是要及时了解电网运行工况,对不利于电网经济运行的方式进行及时的调整和变更。实践证明,运行方式安排合理与否,对电网经济运行起着至关重要的作用,可使网内损耗成倍地增加或降低,其效果是显而易见的。
3.加强无功电压管理,优化网络结构电网输送无功过多、电压过高或过低,都会增加电网的损耗,影响电网运行的经济性。因此,加强无功电压管理,优化网络结构.对提高电网运行经济性至关重要。
(1)要求运行人员在值班时注意监视设备的运行状态,充分利用电网中无功电源、无功补偿及电压调节设备,保证无功电力的就地平衡。另外,提高用户功率因数,减少线路输送的无功功率。
(2)充分利用网内无功补偿装置,避免大容量无功在电网间传输,使无功功率达到就地平衡。需要注意的是,无功补偿的最佳效果是“就地平衡”,具体操作过程中要尽可能避免发生“过补偿”和“欠补偿”现象,因为“过补偿”和“欠补偿”运行都是不经济的。
(3)全面掌握网内各电压监测点运行电压,及时采取合理有效地措施予以调整,避免部分设备长期“欠压”或“过压”运行。
(4)根据网内无功电压情况,适时提出改善无功电压的计划和措施,不断优化网络结构,避免无功容量过大传输和“远距离、超半径”供电现象发生。
4.合理安排主变运行方式,减少变压器损耗主变的经济运行主要包括两个方面。一是合理安排主变台数,二是合理调节变压器分接头位置。当变电站下带负荷较小时将主变并列运行将使系统损耗增大,而当变电站下带负荷较大时主变的并列运行却能够降低损耗。因此要求当值调度员根据负荷情况实行主变的并列或单台运行,以达到减少了变压器空载损耗的目的。另外合理调整变压器分头位置,有利于无功分层、分区就地平衡,从而有利于降损。通过调度自动化SCADA系统采集全网各节点实时数据进行在线分析和计算,实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡、主变分接开关调节次数最少、全网网损率最小的综合优化目标。
5.加强需求侧管理,提高电网负荷率
(1)加强电力系统负荷预测。电力系统负荷预测是电力工业生产、经营、管理的基础,它是电网负荷的监控与管理的一项基本功能。电力系统负荷预测对电力系统的经济稳定运行,合理地安排电网运行方式,以及对发、供电计划的编制都有极其重要的意义。预测结果的准确度直接影响到系统的安全、稳定、经济、可靠运行,良好的负荷预测可以有效地降低发电及网络运营成本,更好地为地区电力市场的发展铺平道路。
负荷预测主要应用于以下几个方面:①安排短期设备维修即目前的每月调度检修计划)。②制定周、日发电计划。③网络安全分析(调度运行人员根据负荷预测结果,合理安排电网运行方式,控制线路的输送功率)。从以上几方面可知,负荷预测的准确与否,同样会间接地引起网损变化。及时掌握网内负荷变化动态,可以为经济调度提供决策依据。负荷预测要充分利用现代化手段,结合电网实际采用合理的模式,提高预测精度。
(2)充分发挥调度自动化的作用。调度自动化系统是调度人员对电网进行管理、更好地使系统安全、经济运行的基本工具之一。但在日常运行过程中,调度人员往往只注重遥测、遥信、遥视功能的运用,对遥调、遥控功能大多不愿应用,害怕出问题。其实,调度自动化系统经过多年发展,技术和设备已完全成熟。调度人员要充分发挥其功能,根据调度自动化提供的信息、及时调整电网运行参数,及时投放有关设备,使整个电网始终处于最佳经济运行状态。同时利用调度自动化还可以大大缩短操作时间和事故处理时间,减少人力物力资源的浪费。
6.充分发挥调度自动化的作用
调度自动化系统是调度人员对电网进行管理、更好地使系统安全、经济运行的基本工具之一。但在日常运行过程中,调度人员往往只注重遥测、遥信、遥视功能的运用,对遥调、遥控功能大多不愿应用.害怕出问题。其实,调度自动化系统经过多年发展,技术和设备已完全成熟。调度人员要充分发挥其功能,根据调度自动化提供的信息.及时调整电网运行参数,及时投切有关设备,使整个电网始终处于最佳经济运行状态。同时,利用调度自动化还可以大大缩短操作时间和事故处理时间,减少人力物力资源的浪费。
从产业链层面看,目前我国智能电网的升级改造将给分布在不同产业链环节上的企业带来新的机遇,为电工、信息、通信、材料等多行业带来发展契机。智能电网建设对发电侧、电网侧、用电侧及信息通信等相关产业起到了带动作用。相关统计数据显示,智能电网新建和改扩建项目带动了一批产业链上下游企业的发展,逐渐形成了独具特色的“智能电网经济体”。在“智能电网经济体”形成过程中,投资促进和需求拉动是两个主要推动力。
在投资促进方面,中国国家电网公司、南方电网公司持续加大在智能电网领域的投入。以国家电网为例,2010—2012年国家电网公司累计投资规模达到6356.9亿元,相比2007—2009年,增长率超过15%。
在需求拉动方面,2012年,中国电能消耗量超过5万亿千瓦时,较2011年增长9.1%。从2008年到2012年,中国电能消耗量年复合增长率达到11.9%。预计未来三年,随着经济发展速度、城市建设进程加快,我国电力需求将继续保持较高的增长速度,为智能电网的发展和智能电网经济体的壮大提供有效的市场保证。
智能电网的发展是投资和需求双重因素作用的结果,同时智能电网的发展也将对我国的能源利用产生深远影响。
从能源分布来看,我国能源供需存在地域上的不平衡。能源供给主要依靠中西部地区,而能源需求则主要来自东部经济发达地区。这种不平衡导致在持续多年的能源输送过程中产生巨大损耗。
以煤炭为例,我国50%的铁路运力基本被煤炭运输所占据,其中电煤是主要部分。用铁路巨大的电力消耗运输煤炭加大了资源的损耗,也增加了能源利用成本。而公路煤炭运输随着油价的上涨也成为既不经济又不环保的能源输送方式。2012年,“三西”(山西、陕西、蒙西)地区输煤输电比例高达18∶1。传统的大规模输煤发电模式造成能源损耗与运输过程污染并存的情况长期存在,变输煤为输电的呼声逐渐强烈。
能源资源分布与能源需求发展不均衡的国情,决定了必须充分发挥电网远距离、大容量、高效率输送能源的优势,实现煤炭资源和清洁能源的集约化开发、大范围配置和高效率利用。然而,现有500千伏电网的经济输电距离小于800公里,无法满足远距离、大规模、大容量输送电力的要求。因此必须自主研发远距离、大规模、低损耗输送电力的特高压电网核心技术。
【关键词】低压电网;无功补偿;基本原理;方法
1 前言
我国的电力行业起步较早,电力系统也已经逐渐完善,然而随着科技的进步和技术的不断变革,原有的发展模式也远不能满足经济的发展要求。现在的电力行业竞争愈演愈烈,要想在这激烈的市场中占有一席之地唯有不断提升其综合实力,实现电力的节能功效。无功补偿这种节能方式正好满足其市场需求,应运而生。无功补偿对于低压电网有着直接的影响作用,其通过无功补偿设备来满足电网对无功功率的需求,以便使得电网的功率因素得以提高,减少电能的消耗量,使得低压电网能够高效的进行工作,提高电网的稳定性和安全性,减少电压的成本,促进电压供电质量的提高,满足人们日常生产和生活对电的需求,为人们的生产生活提供强有力的保障,促进我国电力行业的蓬勃发展。
2 阐述无功补偿的相关基本概念
众所周知,在电力系统中输送电能时主要是通过利用配电网络来进行的。在配电网络中的各种设备(例如电动机以及变压器)在运转工作时几乎都是利用的电磁感应原理,在磁场的作用下来促使能量的成功转换和传递。这些设备作为交流电路中的负荷,一般都是通过电源来向其共给功率,其所负荷的视在功率主要包括两部分内容,其中第一部分是有功功率。在这一部分中,其主要功能是进行各种能量的转换,比如转换成用电设备所需的机械能、化学能以及热能等多种形式,以便满足用电设备对电功率的需求,促进其的正常运行和工作效率的提高。第二部分是无功功率,它正好与有功功率相反,并没有进行各种能量的转换,只是交替和往返于电源以及电感性之间以便满足电能的负荷。只有配备性能足够优良的无电发电机才能保证向电力系统提供全部的无功功率,并且还带有很大的副作用,其所提供的无功电流量太多,且长时间长距离的在高压线中进行往返传输,将会极大的加大线路的损耗程度,不仅降低了电力系统的使用寿命,降低了其输电质量,而且还极大的增加了线路以及用电成本。但是如果采取无功补偿这种节能方式,便可缓解线路的供电压力,降低和避免不必要的线路损耗,节约其线路及用电成本,提高电力的质量。
3 对无功补偿工作的基本原理进行分析和阐述
工业以及民用负荷很多都是感性的。据统计,大致可以通过输电系统或者是补偿电容器
这两种方式向全部的电感负荷提供其所需的足够数量的无功功率。如通过输电系统进行提供时,就必须综合考虑有功和无功这两种功率,以便满足相关设计要求。但是值得注意的是,当通过输电系统向电感负载传输无功功率时,极有可能增加线路以及变压器的工作压力,增加其损耗,降低其使用寿命,从而导致电力系统的质量难以提高,在电力市场竞争中处于不利地位。然而若果通过补偿变压器来向其传送无功功率,便可避免出现上述不利现象,将损失降到最低,延长线路等的使用寿命,提高电力系统的质量,促进其经济效益的提高,为人们的生产生活提供便利,满足人们的用电需求。
4 低压电网中无功补偿的方式和方法
4.1 解析无功补偿的方式
在低压电网中,无功补偿的方式有很多中,现对以下常用的集中方式进行介绍。第一种是随机补偿方式。其主要是连接电动机和电容器并对其惊醒控制来达到保护设备的目的。第二种是随器补偿方式。此种方式主要是在低压的情况下将电容器连接到变压器的二次侧部位进行补偿。第三种是跟踪补偿方式。其主要是利用一定的投切设备来补偿母线,满足大用户对电的需求。与随机补偿以及随器补偿的方式相比,跟踪补偿的效果最好,可以将其替代使用,因此许多用户通常会选择使用跟踪补偿的补偿的方式。
4.2 无功补偿的有效方法
4.2.1 在低压电网中进行集中补偿,以便减少能效值
在低压电网中进行集中补偿时,主要是通过利用微机来控制电容器。其对于降低电压的损耗,提高电压的使用寿命和使用质量发挥着重要的作用。首先,由于集中补偿可以对容量很大的电容器进行补偿,因此极大的满足了电容器的用电需求,其次,其具有较高的跟踪能力,可以凭借用户的负载能力 来补偿其所需的相应数量,以便保证用电供给达到平衡状态。再者通过集中补偿的方法可以极大的减少用户以及供电单位的成本,缓解线路输送压力,提高电压的质量,促进其经济效益的提高。另外,据有关专家调查研究发现在现有的供电厂家中,其自动补偿设备大多都是以功率因素为依据来对电容器来自动投切。如果各个厂家选择应用集中补偿的方法对电容器进行补偿,在保证满足各个厂家的需求的前提下,还可以让厂家进行跟踪监测,以便及时发现问题并采取合理的措施进行处理,使得电压数值达到规定的范围,符合其设计要求,减少和避免不必要的损失。
4.2.2 在低压电网中进行静止补偿,使得补偿能够顺利进行
静止补偿也是无功补偿的有效方式,并且在专家和相关人员的反复实践得到了广泛认可。这种无功补偿方法或者是进行中间同步特别适合于线路进行远距离输送。它可以保持电压的稳定性能,避免经常出现不断充电的情况给线路造成过大压力。同时静止补偿还可以增加输电的容量,以便在多条线路的情况下,仍然能够保证对线路的损耗进行及时补充,提高线路输电的稳定性,为其能够顺利进行补偿提供保障。另外,静止补偿还具有较强的调节能力,能够有效的对线路进行配给和及时补偿,这使得线路的输电可以畅通无阻,其输电能力得到最大的发挥。但是,在进行静止补偿时,需要电力人员高度重视一些问题,第一,必须加强对调节点的选择。调节点是否合适直接关系到输电网对受电地区能否有效进行补偿。因此,调节点的选择是十分重要的一道程序。第二,尽量避免和降低外力因素对其的影响,把其补偿调节区域控制在一定范围内。第三,静止补偿虽然就有较高的自动补偿能力,但是其也会受到恶劣天气等因素的影响降低其补偿能力,因此电力人员还应该加强对线路输电的跟踪监测,以便能够及时发现问题,并进行及时处理并做好维护工作,延长其的使用寿命,提高线路的输电质量。
4.2.3 对用户终端进行分散补偿,以便促进电压利用率的提高
随着人们生活水平的改善和生活质量的提高,人们对电力越来越依赖,并提出了更高的要求。在线路输电时,用户终端是其的最后输送环节,用户终端能否保持稳定是衡量线路输送质量的重要指标之一,采取分散补偿不仅可以极大地缓解线路输送压力,促进电压利用率的提高,还可以减少用户的用电成本。
5 结束语
综上所述,在电压电网中进行无功补偿具有十分重要的意义。因此电力人员应加大对无功补偿的重视,在充分考虑和分析线路的基础之上,选择合适的补偿方式和补偿方法对电容器进行补偿,以便环节线路输送压力,提高低压电网的质量,以便实现其节能的满足,促进我国节约型社会的建设。
参考文献:
[1]苏以确.浅析电力系统低压电网的无功补偿[J].技术与市场,2011(8).
[2]周春蓉.探讨低压电网中无功补偿的运用[J].城市建设理论研究(电子版),2012(15).
【关键词】电气化;牵引供电系统;存在问题;对策
日臻完善的电气化铁路网,必将成为促进我国经济社会快速发展的有力保障,具有积极重要的意义。随着铁路电力牵引供电方式和电力机车性能的不断改善,我们迫切地需要加强对电气化铁道技术方面的研究,特别是通过对现有问题的挖掘与分析,找出解决方案,以保证行车的安全以及高效。
1.前言
铁路牵引供电系统由牵引变电所和接触网构成。基本的运作方式是通过牵引变电所将电力系统经过高压输电线输来的电能进行降压和变流后再输送给接触网,以此供给沿线路行驶的电力机车。[2]牵引变电所的作用是把一次供电系统送来的三相交流高压电能转换成较低电压的能够满足电力机车使用要求的电能。接触网则是沿电气化铁道线路架空敷设的输电网,它和电力机车受电弓的滑动接触把牵引变电所送来的电流输送给电力机车。
2.牵引供电问题分析
2.1 无功功率
电力机车是一个具有随机变化特点的感性负载,它的基波电流会滞后电压一定角度,由于变压器、牵引电机这些设备的非线性,加上电力电子器件非线性的调节作用,导致机车的电流中包含大量在三相供电系统中的不对称分布的谐波成分。牵引负载功率大、时间和空间分布随机性强以及三相不对称的特点导致牵引供电系统成为电力系统中主要的无功源。供电系统无功功率产生的危害主要表现在以下四个方面:(1)使供电线路中无功功率的有功损耗增加,供电线路、变送电设备以及其他用电设备发热程度增加。(2)增加无功功率会使电流增大,从而使得发电机、变压器以及其他电气设备和导线的容量增加。(3)由于变送电设备负荷容量中,增加了无功容量。导致变送电设备有功输出的容量降低。
2.2 负序电流
我国的电气化铁路是通过三相电力系统经牵引变压器将110kV(或者220kV)电压降压为27.5kV(或者55kV)后向牵引网和电力机车进行单相供电。因为牵引变压器不对称的供电方式,必然会在电力系统中造成负序电流,从而对供用电设备产生一系列危害,例如发电机转子升温幅度增大,引起附加振动;变压器能量损失增多,在铁心磁路中会产生附加发热;输电线中能量损失增多,降低线路的输送能力;继电保护与自动装置负序参量启动元件误动作增多等。
2.3 谐波电流
电力系统所产生的谐波和其它整流负荷所产生的谐波一样,给电力系统及用户带来巨大的危害。特别是在牵引负荷与波动性方面,具有负荷功率大、波动性强的特点,这些危害表现得尤为突出。主要体现在以下四个方面:
(1)谐波会增加公共电网中各元件的谐波耗损,从而降低用电、输电、发电设备的效率,过量三次谐波还会导致线路过热从而引发火灾。
(2)谐波会影响各种电气设备进行正常工作,对电机造成的影响除了产生附加耗损外,还会引起机械振动、噪声及过电压,从而导致变压器局部过热。另外,谐波会对电容器、电缆等电力设备产生过热、绝缘老化、寿命缩短的影响。
(3)谐波会使得公共电网中产生局部并联谐振与串联谐振,使谐波放大,从而使(1)、(2)两点的危害更加突出,甚至引起严重的安全事故。
3.牵引供电系统问题的对策
3.1 针对无功功率的解决方案
(1)为提高机车的功率因数,可以在机车上配备校正功率因数的装置,这样就能得到很好的效果。
(2)在“交-直-交”机车与“交-直”机车上,若整流环节采用的是四象限PWM 整流器,则可以令机车输入电流的基波和电压同相位,这样可以从根本上消除功率因数的问题。
(3)对于机车产生的无功功率,采用就近补偿的方式,通常在牵引变电所将无源、有源以及两者结合的混合补偿方式进行相互补偿。
3.2 针对负序电流的解决方案
(1)采用STATCOM补偿的方式。相对于SVC,STATCOM 具有速度快、工作效率高、谐波输出含量小、负荷率适应性好等优点。特别是两相结构的STATCOM,它不仅可以实现有功功率、无功功率的四象限控制,还可以在对变电所的两供电臂进行无功动态补偿时,调节两供电臂有功潮流,从而实现负荷的动态平衡。
(2)牵引变电所的电源等级统一采用220kV。采用220kV的系统,由于电网的供电能力较高,负序电流的问题能够得以缓解。
(3)牵引变电所进行换相联接。为了减轻进入电力系统整体的负序分量,不同接线的牵引变电所可以实行换相联接。
(4)在变电站安装同期调相机,其功能可以允许承受较大的负序电流,从而负序阻抗较低,并且具有良好的防震性。
3.3 针对谐波电流的解决方案
(1)避免电容器放大谐波。可以改变电容器中的串联电抗器,或者把电容器组的一些支路改成滤波器,或者对电容器组的投入容量进行限定,这样可以有效地防止电容器对谐波进行放大,同时也保证了电容器组的运行安全。
(2)调整谐波源的配置或者工作方式。若某些装置对谐波具有互补性,可将它们集中。否则应当适当分散或者对其交替使用,对于会产生大量谐波的工作方式应适当限制。
(3)运用多重化技术。几个交流器联合使用,运用多重化技术把多个方波进行叠加,用以消除较低频率的谐波。
(4)谐波叠加注入。可以利用具有三次倍数的谐波与外部的具有三次倍数的谐波源,将谐波电流叠加到生成的矩形波形上,这样可以有效降低给定运行点处的一些谐波。
3.4 实现三相平衡
[关键词] 农网改造 节能减排 提高供电能力 提高电能质量
我国启动第一轮大规模农网改造和建设,是从1998年开始,国家共投入2100多亿元,历经6年的改造,基本解决了线路老化、供电“卡脖子”、电能质量低、供电可靠性差和线损大等严重问题。但是随着我国经济的高速发展,家用电器的普及,农网的供电能力,供电可靠性和电能质量已又不能满足用户的用电要求。农网线损大,已不符合国家的节能减排要求,新一轮农网改造迫切且必须。
泉州首轮农网改造,基本解决农网统一管理,一户一表制度,部分实现城乡同网同价,供电可靠性和电能质量大大提高,但线损率还比较高,供电能力、管理水平、电能质量还需进一步提高。
泉州市的农网改造目标是实现全市没有改造过的农村电网基本改造到位,解决农村电网供电能力不足问题,充分保障农村生活、生产用电,有效提高抵御自然灾害能力。深化农村电力体制改革,城乡同类用电同价,基本建成安全可靠、节能环保、技术先进、管理规范的新型农村供电体系。为了达到预定目标,可从下列几个方面来考虑。
1.电压等级升级改造,提高供电能力
进行电压的升级改造,将原来的10kV电压等级升级为35kV,将35kV等级升级为110kV,电压等级的提高,其电能输送的能力将提高,10kV电压一般输送容量为2MW,35kV等级电压输送容量为10MW,110kV电压等级输送容量为50MW。
2.扩大导线截面,减少线损,节能减排
从式中电能损耗(kWh)I电流(A),R电阻(Ω)t时间(h)kWh)得知,通过扩大导线截面,使得线路电阻R变小,从而减少电能损耗。损耗的减少,使得发电机的输出可以相对应的减少,发电机的输入减少,节约了能源,同时减少了排放量。
3.改造不合理导线截面,改变“卡脖子”现象
由于负荷的快速增长,若线路较长时间没有改造,将造成线路末端负荷可能比首端负荷点负荷大得多,可能造成负荷线路的首端线径比末端线径小,在较大功率通过线路首端时将会造成首端线路严重过负荷现象,甚至造成功率无法通过形成“卡脖子”现象;或线路过热引起故障。通过线路改造,增大线径,提高线路功率输送能力。
4.变压器扩容改造,消除变压器安全隐患,满足用户用电的需求和可靠性
由于负荷快速增长,变压器在长期过负荷运行下,线圈易老化,变压器油易变质,从而产生故障隐患,威胁变压器安全运行,威胁用户用电的可靠性。因此,对变压器的扩容,消除变压器安全隐患,满足用户用电的需求和可靠性。
5.缩短供电半径,减少线损率,提高供电质量
5.1通过对农网改造,缩短供电半径,可减少线损率,提高供电质量。缩短电源点与负荷点的距离,使得 ,式中L为线路长度(km),S为导线截面(mm2),为电阻率() ,电阻值降低,从而降低损耗。
5.2从式子或式中电压耗损(kV),P通过线路的有功功率(MW),R线路电阻(Ω),Q通过线路的无功功率(Mvar),X线路电抗(Ω),UN线路额定电压(kV)。
得知,缩短供电半径,减少电压损耗,提高用户的电压质量。
6.并联电力电容器,提高用户电压,提高电能质量,降低电能损耗
6.1在用户低压配电室里,并联低压电力电容器,补偿了无功功率。从电力系统的综合负荷电压静态特性曲线(如下图)得知,无功功率的增加,将使得电压提高,从而使得用户电压质量提高。
6.2并联低压电力电容器,提高用户功率因数,从式子
式中为电能损耗(kWh),R为线路电阻(Ω),U为线路运行电压(kV),为功率因数,P为通过线路的有功功率(kW)得知,提高用户功率因数,可降低电能损耗。
7.采用调容变,减少变压器的空载损耗,减少电能损耗
将耗能大的旧型号变压器改为调容变压器。调容变压器是新型节能配电变。其实它是针对变压器所带容量大小通过调整变压器的绕组的接线方式和匝数达到调整变压器的容量和电压的变压器。通过改变接线从而使得变压器的铁芯损耗(近似空载损耗)降低。调容变压器的高压绕组有接成星形和三角形两种接线形式,容量大时变压器高压绕组接成三角形接线,容量小时接成星形接线。而变压器低压绕组每相由三部分组成,少匝数部分为Ⅰ段,多匝数部分再分绕成两部分,为Ⅱ段和Ⅲ段。大容量时高压绕组为三角形接线,每相低压绕组的Ⅱ、Ⅲ段并联后再与Ⅰ段串联。小容量时高压绕组变为Y接线,每相低压绕组的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段串联。由大容量调为小容量时,低压绕组匝数增加,同时高压绕组变为Y接线,此时相电压降低,且匝数增加与电压降低的倍数相当,可以保证输出电压不变。变压器空载损耗主要取决于高压绕组的电压,当电压降低时,变压器的铁芯损耗(相当于空载损耗)将下降。通过采用调容变压器减少电能损耗。
8.采用双回供电,提高供电可靠性
采用单回供电,一旦线路发生故障,用户将失去电源,用电设备不能正常工作,将严重影响用户和生产正常秩序。采用双回供电,不仅使电阻阻值减少一半,损耗减少一半,双回线路供电又可互为备用,提高了供电可靠性。
综上分析,我国第二次农网改造或运行几年后再次农网改造是很有必要的。泉州地区第二次农网改造,将新建设37座110千伏变电站,容量265.8万千伏安,110kV线路505.9公里。新建39座35千伏变电站,容量7万千伏安,35kV线路218公里。新建2462台10千伏配电变,容量66.2万千伏安,10kV线路2558公里,0.4kV线路1986公里,将为海峡西岸经济的腾飞打下良好基础,向泉州人民提供安全、可靠、高质、经济的电能。
国家电网公司指标,到2015年,经营区域内农网供电可靠率达到99.935 %,综合电压合格率达到99.765%。2020年城市用户供电可靠率达到99.955%以上,农网用户供电可靠率达到99.810%以上。指标较高,需经几轮对农网的改造,计划的目标才可以达到。
参考文献:
改革十年来,电力工业有效的激励机制、约束机制和持续发展机制还没有形成,电力垄断经营的体制也没有完全消除,电力市场秩序仍然比较混乱,电量计划分配、项目行政审批、电价计划管理方式仍然在起主导作用。同时在一些电力企业效益增长缓慢甚至滑坡的情况下,电力企业职工的收入和福利出现了不正常的超常增长。以上问题的确是客观现实,但这主要是电力改革不到位、国有企业公司治理结构不健全以及政府监管不足造成的,需要通过深化改革和加强监管来解决。
因为上述问题而否定电力改革的市场化方向,幻想回到发、输、配、送垂直一体化垄断经营的旧体制,却是值得警惕的。电改十年之际,重申国发5号文件确定的电力市场化改革方向,是深化电力体制改革的基础,也是事关改革能否最终取得成功的原则问题。
电改基本逻辑
在电力市场化改革以前,全世界电力系统的运作模式几乎一样。
在所有权上,由国家所有或者私人所有,但都是一股独大;在技术体系上,都采用集中发电、同步交流的技术模式;在组织结构上,采用垂直一体化的组织结构,享有经营区域内的特许垄断;在价格制定上,电价按成本加成原则由政府制定;在运行方式上,使用一种标准的“经济调度”方法调度机组发电,即电网调度机构根据发电厂运行成本的高低来决定投入哪台发电机组。
传统电力模式对各国电力工业发展有着十分积极的影响,不仅有效地控制了垄断对消费者造成的利益损失,而且对电力工业长期发展起到积极作用。
在实行以私有电力为主的国家,稳定的监管政策保障了投资回收和合理的利润率,降低了电力投资的风险,促进了电力工业的长期投资和电力技术的进步。实行电力“国有国营”的国家,政府对国有电力公司的投资、风险保障和长期发展政策保证了电力工业的发展和经济社会对电力的需求。
尽管如此,传统电力模式仍存在经济效率上的不足。对以私营电力为主的国家,由于政府监管保护消费者利益,电力公司所取得的经济效益提高和成本的降低,通常被监管机构通过降低电价的方式转给了消费者,由此使得电力公司没有任何动力去提高经营效率。
同时,由于保障投资回报和合理利润,监管无形中促使电力公司在投资上大手笔,造成过度投资。与此类似,在实行国有电力的国家,由于政府对国有电力公司的要求主要在于满足供电而非利润指标,国有电力公司通常出现经理人员缺乏正确的激励机制、公司冗员、投资不足和浪费等问题。
正是由于传统电力模式的缺陷,导致自20世纪80年代以来世界范围内的电力市场化改革浪潮。电力市场化改革的基本逻辑是:
第一,在能够引入竞争的领域(发电侧和用电侧)引入竞争机制,让市场在资源配置中能够发挥作用。
第二,在不能引入竞争机制的输配环节,提高政府监管的有效性。在组织体制上,成立专门的监管机构,加强监管的力量;在管理方式上,制定明确的规则,改进定价机制和价格管理方式,加强对垄断企业的监督。
为了使监督更有效,防止“店大欺客”,往往在行业组织体制上进行一些改革,有的把调度机构从电网中独立出来,有的把输电和配电切开,有的输配一体,但分成几个公司进行运营(比较竞争)。
尽管国情独特,中国电力体制改革依然秉承了以上基本逻辑。2002年国务院5号文件提出了“打破垄断,引入竞争,提高效率,降低成本,健全电价机制,优化资源配置,促进电力发展,推进全国联网,构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系”的改革目标,和实施厂网分开、竞价上网、建立电力市场、成立监管机构、实行新的电价机制等改革任务。
电改成效多大?
电改实施十年来,对改革成效如何评估,各方认识很不一致。持极端批评意见的人士认为,“电力市场化改革搞得太早了”,十年前的电力改革是不成功的,是在一个错误的时间、以错误的方式、出现了错误的效果的“三错”改革。对电力市场化改革的具体批评,则集中在“电荒”、电价上涨、企业职工收入超常增长等几个方面。
2002年以来的电力市场化改革与过去20年开放发电市场的集资办电改革明显不同。在集资办电时期,改革目标(增加电量)与电力企业目标(企业利润和职工利益)基本一致,而电力市场化改革给电力企业带来的主要是竞争压力,电量的增加不一定增加企业的利润和收入,利润和收入更多地是需要靠内部挖潜和提高效率来解决。
因此,一些电力企业和个人对市场化改革的不满,是可以理解的。但由此而否定电力改革的市场化方向,显然是值得警惕的。
必须承认,尽管十年电改不尽如人意,改革也远没有完成,但电改仍取得了相当进展。厂网分开基本实现,发电侧的竞争格局初步形成,电力工业长期垂直一体化经营的垄断体制初步得到改变。由于厂网不分所带来的调度、交易不公的状况有了很大改进。电力国企改革和政府管理体制改革取得一定进展。在调动各方面积极性发展电源、电网方面也有新的成效。
应当承认,十年来,我国不时出现全国电力供应紧张的局面,最多时20多个省份出现拉闸限电,形成影响全国的“电荒”。关于“电荒”究竟是怎样形成的,尽管各方意见有些分歧,但与电力市场化改革无关这一点则是业界比较一致的看法。
实际上,电力市场化改革进一步调动了各方面办电的积极性,改革十年来,电力基本建设投资年均增长14.4%,电力装机容量从2003年的35657万千瓦增加到2011年的106253万千瓦,增加了1.98倍,220千伏以上输电线路长度增加了2.3倍,220千伏及以上变电设备容量增加了3.6倍,新增容量之多和电网建设速度之快是古今中外史无前例的。
改革也增强了电力企业竞争意识和活力。与改革前相比,每千瓦时供电煤耗下降54克,发电厂用电率降低12.4个百分点,输电线损率降低13.3个百分点,火电工程项目单位造价平均从4800元/千瓦下降到3745元/千瓦,下降22%,由此导致发电领域节省投资上万亿元。供电可靠性有了较大提高,城市用户供电平均停电时间从2003年的每年11.72小时下降到2011年的7.01小时,下降了40%。这在世界各国的电力市场化改革过程中都是罕见的。
至于电价,改革十年来,全国平均累计涨幅超过了每千瓦时17.54分钱,上涨了30%-40%。这其中不排除有不合理的因素,但涨价的主要因素是上游一次能源和运输费用大幅度上涨所致(十年中,一次能源价格上涨了约2.5倍)。
的确,改革十年来,电力工业有效的激励机制、约束机制和持续发展的机制还没有形成,电力垄断经营的体制也没有完全消除,电力市场秩序仍然比较混乱,电量计划分配、项目行政审批、电价计划管理方式仍然在起主导作用。
特别是在一些电力企业效益增长缓慢甚至滑坡的情况下,电力企业职工的收入和福利出现了不正常的超常增长,这主要是电力改革不到位,国有企业公司治理结构不健全以及政府监管不足造成的,需要通过深化改革和加强监管来解决。
用市场经济的办法发展电力,是许多国家的成功经验,也符合我国建立完善的社会主义市场经济体制的总目标、总方向。几十年来,中国电力发展的实践表明,走垂直一体化垄断经营的计划体制老路,用计划和行政的办法配置电力资源,决定谁发电、谁配电、谁售电,决定上网电价和销售电价的调整,决定发输配售各个环节的利益分配,决定电厂和煤厂的讨价还价,是代价高昂的,难以为继的。
尽管进行电力市场化改革所必须具备的一些技术经济条件还不完全具备,但是等条件完备了以后再进行改革,还是在改革中创造条件逐步完善,无疑应采取后一种办法。
改革前景展望
站在新的起点,面对复杂的环境,未来十年的电力体制改革必将继续按照国务院5号文件确立的电力市场化改革方向,以政企分开、有法可依、主体规范为基础,以交易公平、价格合理为尺度,以市场竞争机制确立为目标,以电力工业持续健康发展为评判。
随着改革的深化,中国的电力市场将逐步呈现出如下特征:
电网企业是电力市场发电方、购电方及所有电能利益相关者的输送物理平台,是在政府设定盈利模式下的电能输送主体。发电侧和用电侧存在众多卖方和买方,实行双向交易,供需双方均有价格响应能力,独立于电网的透明且运作有效的电力交易平台。严格监管下的电力调度机构。任何电源只要满足并网技术标准就能够平等接入电网。发电、输配电、用电及其他电的利益相关者之间都能双向互动,实时交流信息。
展望未来,电力体制改革的路线图预计将沿着以下四条主线有序展开:
第一,电力市场交易模式将由“竞价上网”向“厂网分开、用户选择、直接交易”模式转化。
国发5号文件选择的“竞价上网”模式,由于要求的配套条件(电力供大于求、发达的电网等基础设施、法规健全等)不具备,在现阶段不具可行性,目前已被各国所抛弃。电力交易模式的转换是电力体制改革的核心(电价改革内含于电力交易模式的设计之中),没有可操作的电力交易模式的设计,其他方面的改革就都失去了根据和归宿。
纵观电力市场化改革先行国家,“竞价上网”模式被抛弃后,电力引入市场竞争主要采取“厂网分开、用户选择、直接交易”模式。其特点是:电力交易由供需双方签订经济合同来实现。其中,发电是卖方,用户是买方,电网是电能输送者,调度交易机构是电力安全的保障者和电力交易的执行者,监管机构是规则制定者及安全责任和各类合同执行的监督者。
这样的体制,可以带来如下进步:
(1)发电侧引入竞争机制带来的好处可以传导给最终消费者,电力用户多样化的电力需求也可通过市场得到满足,供需矛盾均能通过市场得到调节,价格可以很好疏导出去,不至于累积价格矛盾,利于资源优化配置和节能减排;
(2)可以使长期投资得到保证,生产者、消费者都有稳定的预期,不太可能导致投资的巨大波动,从而有利于电力的长期稳定供应;
(3)可以使各方的责、权、利清晰,有利于实现依法管理。
第二,电网体制改革将由“统购统销”模式向“网售分开”模式转变。
改革措施和步骤大致如下:
1.逐步开放用户市场,完善配套政策。(1)改革初期,重点选择高新技术产业和能效水平全国领先、具有竞争优势的大用户直接与发电方洽谈电量与电价。随着改革的进展,出台能耗调节政策,实施产业差别化电价,逐步放开其他用户进入,最终过渡到完全用户选择模式。(2)逐步放开大用户交易的电量和价格。改革初期,可将大用户上年用电量作为基数电量,基数电量的购电价格仍执行原电价,超出基数电量部分由发电企业和大用户协商确定。随着改革的推进,改革政府计划分配电量办法,逐步取消基数电量,最终过渡到大用户全部电量电价均由买卖双方协商确定。
2.实行交易机构独立、调度机构中立。以此,剥离电网企业占有的行政公权力,实现电力调度、交易的公开、公平、公正,为逐步放开大用户减少技术壁垒。
第三,电价形成机制将最终实现“管住中间、放开两头”,即自然垄断的电网环节价格由政府制定,发电和售电环节的价格由市场竞争决定。
电价改革的要点是:
(1)实施输配电价改革,以成本核算为基础、宏观调控为基准,按照不同区域和不同电压等级由政府核定独立的输配电价;
(2)放松对上网电价和销售电价的计划管理,上网电价实行国家基准价基础上的市场竞价。基准上网电价由中央政府负责核准,最终上网电价在政府基准价的基础上,由买方和卖方通过双边协商或多边竞价形成。大用户的购电价格由上网电价加过网费构成。最终售电价格实行国家指导价,允许省级政府在国家指导价基础上适度调整;
(3)推行居民阶梯电价,通过采取提取社会普遍服务基金等方式,逐步放开居民电价,变“暗补”为“明补”,消除销售电价中的交叉补贴;
(4)部分工商业用户实行直接交易后,原承担的交叉补贴费用可作为“搁浅成本”,通过财政专项补贴或输配电价附加的方式消化处理;
(5)对高耗能产业参与直接交易,为体现节能减排政策导向,采取“协商电价+差别电价”进行结算,其中差别电价部分按现行政策处理;
(6)取消重点合同煤计划,实行电煤价格并轨,为理顺煤电关系、推进煤炭市场化以及建立电煤长期合同奠定制度基础。
第四,政府电力管理体制改革将以转变政府职能为重点,实行依法监管。
按照责权一致的原则,进一步理顺电力行业管理和市场监管职能,逐步实现一类职能由一个部门主要负责。
要进一步转变政府职能,改革政府项目审批核准办法,代之以市场准入;取消由政府实行电量分配的计划管理方式,代之以供需合同;加强电力需求侧管理,尤其是加强政府的规划协调职能。
【关键词】紧凑型技术;输电线路;输送能力
通常意义上,我们习惯将优化排列导线,采取架空送电的方式把三相导线放在同一个杆塔窗里面,并且线间不存在接地构件的线路输送方式称之为紧凑型输电线路。这种输电模式不但可以提高单位走廊输电容量与线路的自然输送功率,能够有效控制导线表面的场强,而且三相导线间的距离很小,可以缩小线路走廊的宽度。为安全起见,三相导线通常都是用V型绝缘子串悬挂,直线塔的外形封闭,尺寸基本统一,如果出现线路档距过大的情况,需要在线与线之间采用间隔棒用来支撑相线。本文针对紧凑型技术对提高线路自然功率以及系统稳定性输送能力进行了分析,以下将对自然功率输送能力和系统稳定性输送能力的具体定义进行分析说明。
1.紧凑型技术提高330kV输电线路输送能力的基本原理
紧凑型线路的概念是上世纪80年代苏联学者阿列克山罗夫首先提出的,其基本原理就是通过减小相邻导线间的距离、增加分裂导线的根数,优化排列,对输电导线电场分布的不均匀系数Kun进行降低,从而提输电高线路的自然功率。我们知道在理论假设上,每根子导线表面的点场强都是取最大值,但在实际中不然,这样造成输电导线上的总电荷实际数目与理论数目的比值也就是这里所讲的不均匀系数Kun。另外,导线单位长度的容许场强、表面积、额定电压以及利用系数Kut都能对线路的自然功率Pn造成不同的影响。理论上证明利用系数Kut与线路自然功率Pn成正比。而普通导线随着导线分裂根数的增加,子导线当中的分裂距离却基本上保持不变,这导致导线表面利用系数Kut减小,所以很难在给自然功率提供大幅度的增加。因此,为了使导线的Kut数值维持在比较高的范围,我们通常都会在增加导线分裂数目时对相线间的分裂距离适当地增大。
可见,只要能够减少线路波阻抗,无论是优化导线排列、增加导线分裂数,还是减小相间距离、增大分裂间距,都可以使导线上的电荷、电场分布均匀,进而增加导线表面利用系数Kut,最终使得线路自然功率Pn得到很大程度上的提升,以上几点也就是采用紧凑型技术提高330kV输电线路输送能力的基本原理。
2.采用紧凑型技术提高330kV输电线路输送能力的研究
2.1自然功率与输电线结构的关系
我们知道,电荷受到导线表面及其场强E的限制。而在单导线输电线路的电荷公式中,我们可以知道电流与导线半径之间的关系,即:导线半径应当正比于电流而增加。另一方面,导线中的电流密度因导线半径成反比而减少,所以说,如果在导线截面积增大而导线截面的利用效率减少的情况下,通过增大导线半径的方式去增加电流,这种方法在经济上无疑是不妥的。因此,在进行330kV紧凑型输电线路的设计工作中,我们必须队影响输电线路自然功率的因素进行综合考虑,在保证线路自然功率得以提高的同时,尽可能地使得线路具有较好的经济性。
站在输电线结构的角度来看,在实际输电线路设计工作中,影响输电线路自然功率的具体因素主要有:导线分裂根数、排列结构、相间距离、对地高度;子导线直径、排列方式、分裂间距。这些因素或增或减地影响着输电线路的输送能力,它们之间也互相影响或制约,使得对线路自然功率的把握工作极为复杂。而紧凑型线路恰恰就是通过减小相间距离,增加分裂根数,适当地增加子导线的分裂间距,从而来提高自然功率,提升输电线路的输送能力。
2.2提高线路暂稳水平的分析
一般来说,在采用紧凑型技术之后,输电线路的感抗会发生明显的降低,这时候输电线路的静稳水平、暂稳水平也就相应地提高。借助等面积法的理论分析得出,如果输电线路出现故障、又被切除之后,我们只要保证线路的最大加速面积小于减速面积,那么系统的稳定性就没有遭到破坏。而在输电线路发生故障时,如果线路的最大切除角保持不变,那么因采用紧凑型技术而使线路感抗变小后,我们通过对输电线路采用紧凑型技术与常规型技术中Pt变化进行分析之后可以得出,当采用紧凑型线路技术时,我们一方面降低了线路的感抗,另一方面由于豹输送功率增加,从而也加强了线路的暂稳水平。紧凑型线路长度越长,输电线路的暂稳水平提高的也就越快。
另外,出自安全方面的考虑,设计者在设计线路时,不会让电力系统在接近或者静稳定的极限状况下运行,它们一般都会保留一定的余地。对于电力系统,在正常运行状态下的储备系数为15%~20%,即便是在故障发生之后,其稳态运行的储备系数也应该大于10%。也就是说在与常规线路比较之后,我们发现在采用紧凑型技术之后,系统的静态稳定极限提升了许多;当对系统的储备系数数值要求相同时,系统允许的实际输送功率能力也提高了,则系统的静态稳定输送功率提高了。
3.结论
综上所述,只要能够减少线路波阻抗,无论是优化导线排列、增加导线分裂数,还是减小相间距离、增大分裂间距,都可以使导线上的电荷、电场分布均匀,进而增加导线表面利用系数Kut,最终使得线路自然功率Pn得到很大程度上的提升。330kV紧凑型输电线路的优点是很明显的,但由于该技术在我国起步较晚,同时也存在很多不足,有待后来人深入探讨和解决,希望笔者的一孔之见,能对我国未来紧缩型线路技术设想提供一些参考。 [科]
【参考文献】
[1]艾肇富,尚大伟,冯震.紧凑型输电线路架设方法的研究及应用[J].中国电力,1997,30(8):40~43.