供配用电网络改造效益分析

  英自才

摘要：在电力系统中，供配用电网络作为直接面向广大用户的电力网，其供电的安全和稳定性是保障用户用电安全、稳定生产生活的重要因素，所以对供配用电网络进行改造，有利于提高供电可靠性、电压合格率、降低电网线损率、提高电费回收率、便于科学管理，提高服务水平。本文就供用网络、电能损耗、网络改造、科学管理、降损增效方面进行分析。
关键词：供用网络；电能损耗；网络改造；科学管理；降损增效
一、概述
根据我州内发供用电情况调查，发现发供用电的电能综合损失率特别大，高达20—32%之间，当前用电负荷和用电容量已是过去的数倍，但是供用电网络依然是过去的旧网络，输电导线截面和变压器容量保持原来状况，为改变供用电质量低下，产供销经营比较差的状况，必须抓依靠科技进步促发展，认真抓好城乡电网建设与改造，深化供用电管理体制改革，为促进社会和经济建设全面发展打下坚实基础。
二、供用电网络中存在的具体问题
在发供用电系统中，10kV及以下供用电网络是整个电力系统中电能损耗的主体，其形成的电能损失占整个电力系统总电能损失的80%；在10kV及以下供用电网络中，变压器损耗又是电能损失的主体，变压器损耗的电能是10kV及以下供用电网络中总电能损失的80%；特别是在现有的供用电网络中，有很多运行多年的变压器都是六十、七十年代出产的SJ型、SL型、S型等，属于高损耗电能的旧变压器，加上供用电网络中没有无功补偿装置，无功补偿缺量过大，变压器损耗电能远远超出经济指标；输电线路架设不标准，输电导线截面小，运行年限较长，已经严重老化，供用电质量很差，影向了发供.用电系统的稳定运行，供用电网络中损、跑、偷、漏电现象极为严重，供电企业经营效益较差，现有城乡供用电网络已不适应于当前工农业生产的快速发展和人民生活水平的不断提高。我们必须针对供用电网络中存在的具体问题，依靠科技进步，采取相应措施进行技术改造，现就供用电网络中存在的具体问题归结如下。
（1）现有10kV及以下供用电网络布局不尽合理，由各个小型水电站、110kV、35kV变电站送出的各条10kV线路送电负载分配不平衡，有的线路负载过重，而有的线路负载太轻，用户10KV变压器出线的低压400V三相供电负载极不平衡，零序电压过高；有的10KV线路送电距离特别长，最长的达80多公里，是10KV线路规范供电半径15公里以内的5倍还要多，很多10kV线路架设运行年限较长，变压器出线的低压400V线路大多数也是送电距离较长，运行年限长，线路架设不规范，输电导线粗细不均，导线一段粗一段细，称之为“猪大肠”线路，输电导线细而老化，导线接头多，电阻和电压降特别大，电能质量很差，严重影向了工农业生产和市民生活的正常供用电。
（2）在现有10kV供用电网络中，六十、七十年代生产的高损耗电能变压器，如SJ型、SL型、S型比较多，在我州供用电营业区内所占比重在60%左右，老式旧变压器的电能空载损耗是新S9型变压器的4倍多，负载损耗是2倍多。
（3）在现有10kV以下供配用电网络中，缺乏合理的无功功率补偿装置，用电负荷侧的无功功率欠缺量比较大，特别是有些工矿企业生产性用电负载，缺少应有的无功补偿装置，从有功功率和无功功率都必须经过较长的、送电线路送来，加大了送电线路负担，有功功率输送明显减少，从而在生产时功率因数滞后，引起电能质量变坏，供电网络运行不稳定，电能计量装置计量不准确，有功电能计量明显减少，电能损失率明显增大。
（4）发输配电力系统太小，小型水电站机组容量小，小电力系统独立运行，各自为政，发供电条块分割，当供电网络负荷增减或输电线路事故障时，引起电力系统波动较大，稳定性较差，很容易引起电力系统解例，机组缺少自动化操作系统，造成用电能质量变差，难以达到规范要求，计量装置容易误计量，电能损失率增大。
（5）供用电营销管理体制不够科学，营销管理方法落后，供用电营销员工的职业技能业务素质还比较低，缺乏相应的供用电营销技能业务知识；职业道德，政治思想和“主人翁”责任感还较差，缺少相应的计量装置校验，供用电计量是否正确不得而知；在供用电营销管理中，电能计量装置的装表接电二次接线失误，电压线断线，引起的电量误计量，造成电能计量的成倍减少；在抄表收费中的漏抄、抄错、收错、算错、缺收等现象时有出现，使供用电损失率明显增大，供用电营销效益变差。
三、对供用电网络改造应采取的措施
为适应在市场经济建设体制下，工农业生产和人民生活水平不断提高的需要，抓住西部大开发，电力体制改革，城乡电网建设与改造的机遇，遵循“三改一加强”和科技是第一生产力的方针，实施好城乡供用电网络的建设与改造，努力提高供用电经营效益，结合供用电网络存在的具体问题，应采取相应的技术改造和管理措施。
（1）对现有10kV及以下供用电网络输电线路进行配套建设与改造，分配与平衡各条线路供电负载，对10kV送电距离较长的线路，架设35kV输电线路来取代，改造陈旧的10kV及以下线路，更换粗细不均的输电导线，扩大导线截面，合理布局供用电网络，实施建设与改造规范的送电线路，保持10kV送电线路供电半径在15km以内，合理布局10kV用电台区变压器，保持低压400V供电半径小于500M，农村最大不得超过1000M，调整平衡低压线路用电负荷，降低零序电压，提高电能质量，减小电压降，降低输电线路电能损耗，保证计量装置的准确无误，从而达到提高供电营销效益的目标。
（2）争取从多渠道筹集资金，在城乡电网改造中分期分批更换现有的高损耗电能变压器，降低损耗，提高电能质量，用几年的时间更换这些陈旧的老变压器，将会取得可喜的供用电营销经济效益，我们应把这项工作例为城乡电网改造的重中之重。
（3）按照《电力法》和《供用电条例》的有关规定，在城乡电网建设与改造的设计中，必须按照110kV、35 kV变电站和10 kV台区变压器的容量大小，合理配置相应容量的无功功率补偿装置，特别是工矿企业生产用电负荷大，动力用电负载达到或超过规定容量的，必须增设相应容量的无功补偿装置，才能准许投入运行生产；供电网络中有了相应容量的无功功率，才能保证电网中有功与无功的平衡，电力网络的稳定运行，提高电能质量，提高计量装置的计量准确性，提高供用电的营销经济效益。
（4）在加强城乡电网建设与改造的新形势下，深化电力体制改革，实现全州电力联网，企业联合，扩大电力网并争取与大电网联网，避免小电网独立运行，条块分割，区域优势得不到发挥；产供销运行效益差的状况，只有在实现电力联网，余缺调剂，优势互补，提高供电质量，供电可靠性和电力系统稳定性的情况下才得以转变。
（5）要加强供用电营销管理员工的职业技能培训，提高其职业技能业务水平和职业道德素质，特别是用电检查、抄表、收费、计量校验、装表接电员工的技能培训；设置专门的有较高技能业务素质的用电检查、计量装置校验的专业人员，实行定期或不定期的用电检查和计量装置校验；检查装表接线的错误，检查偷、漏、少计电量造成的电量损失，加强供用电科学化管理，将供用电量回收率、损失率纳入目标化管理，实现电表抄收微机信息化，尽力避免抄错、抄漏、计算错的现象，努力提高供用电营销经济效益。
四、用S9型高效低耗变压器替换旧变压器的效益分析
随着电力设备科学技术的创新与发展，电力变压器生产在不断加快更新换代步伐，现在已发展到大规模生产S9型、S11型、非金合金SH-M型高效低耗节能变压器，国家已下令停止生产再使用S7型、S8型电力变压器，要求生产使用S9型、S11型、SH-M型高效低耗能电力变压器来替换六十、七十、八十年代生产的SJ型、SL型、SJL型、S6型、S型等高耗能陈旧的电力变压器，对于S7型、S8型电力变压器，在近几年内才生产的可作为过度替代产品，在城乡电网建设与改造工程项目规划中分批用S9型、S11型、SH-M型电力变压器更换到位，电力网中对电力变压器进行更新换代，将使电能损失率大幅度降低，从而提高电力网供用电营销效益。现对一台容量为1000kVA的S9型高效低耗能新变压器，一台容量为1000KVA的SJ型高损耗能旧变压器，在同等负载运行条件下，进行相应的经济投资与损耗电能收效的经济运行进行比较分析。当S9型、SJ型新老变压器的负荷率均为75%，利用率7%，S9型新变压器空载损耗每kva是2.35kwh/月，负载损耗每kva是8.33kwh/月，SJ型旧变压器的空载损耗每kva是9.9kwh/月，负载损耗每kva是10.97Kwh，对其新旧变压器的电能损耗进行相应比较，SJ型旧变压器是S9型新变压器的4.25倍和1.32倍；在全年中SJ型旧变压器每kVA的综合损失总电量是180.3kwh，1000kVA的旧变压器一年损失电能为180万kwh；而S9型新变压器每kVA的综合损失电能是90.27kwh，1000kVA的新变压器一年损失电能90.3万kwh；SJ型旧变压器的电能损耗是S9型新变压器的电能损耗的2倍。目前一台1000KVA的新变压器出厂价是10万元，如果以新换旧，一年可少损耗电能90万kwh，按现行电价0.45元/kwh计算，只需10万元除以90万kwh乘以0.45元为2.5年，也就是说两年半已经收回了投资，两年半找回一台1000kVA新的变压器，两年半以后每年少损耗的电能90万kwh，每年可获得收，N4-5万元，就是供用电营销中的纯利润了。经统计在怒江电网中，高耗能旧变压器总容量在5000KVA以上，所占比重非常大，经综合测算，高耗能旧变压器每kVA一年平均损耗电能40kwh，在全州电网中一年就损失电能200万kwh以上，经济损失价值80-100万元；将所有高耗损能旧变压器用低损耗节能新变压器替换，三年后每年就能多取近100万元的供用电营销经济效益，如果实施城乡电网建设与改造，就以此方式折算其经济回收期。因此，一定要认真搞好城乡电网改造，特别是变压器的以新换旧要坚决抓实，大幅降低变压器损耗，提高电能质量，使发输配供用电容量得到充分发挥利用，特别是电力网中水电站的发电装机容量得到充分发挥，整体经济运行得到提高。从多渠道争取筹集相应资金，用高效低耗能新变压器替换高耗能旧变压器，优化各变压器台区的合理布局，在城乡电网改造中要着重变压器扩容，台区变压器容量要与本区域用电容量相合理，加强台区变压器的管理，合理增设或调整无功功率补偿，是提高供用电营销效益的关键。
五、在供用电网络中增装无功补偿的效益分析
在发供电力网中，所谓的无功功率，并不是没有用的功率，无功功率是电力系统中进行能量交换，稳定电力网运行，保证电能质量的重要部分。在供用电负荷中即要消耗有功功率，又必须消耗无功功率，特别是供用电网络中的变压器、电动机、电感器等电力设备所消耗的无功功率比较大；因此，水电站的发电机即发出有功功率，也发出无功功率，才能保证发供用电系统的稳定运行。电能在输电线路的远距离输送中，因输电导线受限，当有功负载需量较大时，有功电流优先占有输电通道，使无功电流受阻，无功功率就难以实现远距离输送；在输电线路低荷载时，由于较长距离输电导线的绝缘子容性，导致输送电线路的用电终端电压高于送电首端电压；但在这时的供用电网络中，有功负载和无功负载都不需要。为了稳定电力网，提高电能质量和供电可靠性，在供用电网络中应合理配置无功补偿装置，在110kV、35kV变电站的10kV进出线母线侧，用电负荷在100kVA及以上的10kV台区变压器的低压侧，都要配置相应容量的无功补偿装置；特别是工矿业的动力用电负载达80kw及以上，更需要配置相应容量的无功补偿装置。才根据《供用电规则》第四十一条规定，动力用电负载在100kVa及以上变压器，必须就地增加配置无功补偿装置，提高功率因数和电能质量，避免无功功率的远距离输送，在供配用电网络中，合理配置了无功补偿，依靠当前科技进步，最好安装具有自动调节补偿功能的电容器作为无功补偿装置，随着各用电户有功负载的增加与减少，无功补偿装置可自动地补入或退出无功功率，无功补偿装置的合理配置，能有校地平衡有功负载与无功功率，稳定电力系统，可使水电站的发电机组少发无功功率，多发有功功率，从而提高发电机组的经济运行效率，使水电站发电机组的装机容量得到有校发挥；各种电压等级的输送电线路在减少无功功率输送的情况下，能明显增大有功负载的输送，从而提高电能输送的经济效益。如果在供用电负荷侧配置增加无功功率补偿，将功率因数提高a%，则有功功率损耗可减少
数△（△P）：
△（△P）=△P1-△P2=
=……
=2a%△P1
当a=1时△（△P）=2a%△P
当a=2时△（△P）=4a%△P
经推算说明，增加无功补偿配置的投入，提高功率因数COS￠值很有经济效果，如果在负荷侧将功率因数COS￠值比原来提高1%，则用电负荷前段送电线路及变压器的损耗将比原来没有增设无功补偿时下降了2%；同时又提高了电压，保证了电压质量，当电压比原来提高1%时，则损耗又比原来下降了2%，其综合损耗就下降了大约4%。例如某动力生产企业有一台800KVA的变压器，月平均用电量达15万Kwh，没有配置无功补偿装置，当主要生产动力设备投入运行时，控制台上功率因数COS~值指示为0.5，电压指示值低于规范标准值5%，如果要提高COS~值达0.95以上，电压值也相应提高了5%到规范值，电能计量装置也就能保证准确计量，电能综合损失率下降了近20%，一年综合核算可少损失电量达357万kwh，折合电费约167元，投资增加无功补偿装置只需资金67多元，也就是说，不到半年的时间就收回了配置无功补偿的投资，降低损耗，增加利润。对每个生产性用电单位合理配置无功补偿，以动力生产设备投入运行时，用标准功率因数表测试值为基数，计算出所需配置安装的无功补偿容量。通过供配用电网络，理论和实践相结合的核算分析，在电力网中的用电负荷侧合理配置相应的无功补偿装置有着重要作用。如果能够实现这一增加无功补偿配置的目标，将在一定程度上大幅降低有功电能损失，提高了电力网的稳定性、电能质量和可靠性，降低了供用电运行成本，保证了计量装置的计量准确无误，输电线路增加有功负载送电能力，有利于提高电力系统的整体经济效益。
六、加强供用电硬软管理的效益分析
加强供用电管理是一项极为重要的工作，供用电营销管理的综合性比较强，是硬件和软件两大部份相结合的统一体，硬件就是输变供配用电网络、电力设备、计量装置、表计校验和营销管理所需的工具、器材、车辆等；软件就是供用电营销管理员工、规章制度、员工职业技能业务素质、职业道德、信息系统管理软件等。在供用电营销管理中，硬件和软件是对立统一的，两者缺一不可，必须把硬件和软件都抓活，才能把供用电营销经济效益抓上去。
随着电力科技不断进步，推陈出新，电力设备在不断更新换代，日新月异，电力系统综合自动化在进一步信息化、科学化，高新技术在电力系统中广泛的应用；通过实施城乡电网建设与改造，供用电网络将不断规范化、自动化和现代化，远距离输送电力按规定提高了电压等级，更换了陈旧的供配用电力设备，使供用电硬件装置得到完全改善，供用电网络电能损耗将大幅度降低，硬件经济运行效益将明显提高。但是，仅仅实现城乡电网建设与改造，改善现有硬件条件是很不够的，硬件营销运行效益的提高必须通过软件的科学化运作管理来实现。在供用电市场规范化、信息自动化、管理科学化的条件下，对软件提出了新的高要求，关键就是供用电营销员工的管理业务、职业技能、政治思想、职业道德等素质适应于硬件的发展需求；只有软件控制了硬件，充分发挥了硬件的功能作用，才能全面提高供用电营销经济效益。有力地促进社会和经济建设的可持续全面发展。