馬慧卓，胡文平，李曉軍，宋 楠，胡雪凱，張 蕊

(1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院， 石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力公司, 石家莊 050021)

500 kV電網(wǎng)線損理論計(jì)算分析

馬慧卓1，胡文平1，李曉軍1，宋 楠2，胡雪凱1，張 蕊1

(1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院， 石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力公司, 石家莊 050021)

介紹500 kV電網(wǎng)的運(yùn)行方式和代表日電網(wǎng)線損理論計(jì)算結(jié)果，以河北省南部電網(wǎng)為例，分析500 kV電網(wǎng)的線路損耗、變壓器損耗等各項(xiàng)損耗的構(gòu)成，并通過與上一年500 kV電網(wǎng)各項(xiàng)損耗的對(duì)比，指出了500 kV電網(wǎng)目前存在的問題，并提出了降損措施。

500 kV電網(wǎng)；線路損耗；變壓器損耗；降損

1 概述

電力網(wǎng)電能損耗是衡量電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，線損理論計(jì)算可以反映某一工況下電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式和負(fù)荷變化等對(duì)線損的影響，分析電網(wǎng)技術(shù)線損的構(gòu)成和分布情況可以找出電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，有針對(duì)性地制定降損改造措施，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平[1-3]。為了解河北省南部電網(wǎng)(簡稱“河北南網(wǎng)”)夏季方式下線損構(gòu)成及分布情況，找出影響線損率變化的主要因素，評(píng)價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，制定有效降損改造措施，選擇了2015年7月23日為代表日，進(jìn)行了2015年河北南網(wǎng)夏季負(fù)荷方式下統(tǒng)一代表日負(fù)荷實(shí)測及線損理論計(jì)算。

河北南網(wǎng)是華北電網(wǎng)的重要組成部分，北聯(lián)京津唐電網(wǎng)，西接山西電網(wǎng)，南臨河南電網(wǎng)，東靠山東電網(wǎng)。河北南網(wǎng)以500 kV為主網(wǎng)架，形成“兩縱三橫”“日”字形結(jié)構(gòu)。截至2015年7月，全網(wǎng)所轄15座500 kV變電站，降壓變壓器40臺(tái)，變電總?cè)萘?1 500 MVA；500 kV輸電線路共38條(不含網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線)，總長度2 402 km。河北南網(wǎng)通過17條500 kV線路與周邊電網(wǎng)相連，是華北電網(wǎng)“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的重要通道，京津唐、山東電網(wǎng)通過河北電網(wǎng)轉(zhuǎn)受大量電力。

2 電網(wǎng)運(yùn)行方式

截至2015年7月，河北南網(wǎng)500 kV主干網(wǎng)為“三橫兩縱”的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。2015年河北南網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化主要為新增一個(gè)500 kV變電站采取220 kV母線分裂運(yùn)行方式，另外，4個(gè)500 kV變電站分別擴(kuò)建主變壓器1臺(tái)，擴(kuò)建變電容量3 000 MVA，共計(jì)7個(gè)500 kV變電站采取220 kV母線分裂運(yùn)行方式。

3 代表日計(jì)算結(jié)果

代表日選擇在2015年7月23日，進(jìn)行夏季負(fù)荷方式下統(tǒng)一代表日負(fù)荷實(shí)測及線損理論計(jì)算，負(fù)荷實(shí)測及線損理論計(jì)算是按照統(tǒng)一代表日、統(tǒng)一計(jì)算程序、統(tǒng)一邊界條件原則進(jìn)行，計(jì)算和匯總程序采用的是鄭州大方軟件公司開發(fā)的線損理論計(jì)算分析系統(tǒng)。500 kV電網(wǎng)線損理論計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 500 kV電網(wǎng)代表日線損理論計(jì)算結(jié)果

供電量/MWh線路損失電量/MWh變壓器銅損/MWh變壓器鐵損/MWh站用電量和其他/MWh合計(jì)/MWh線損率/%328502.11823.9134.7174.968.62202.10.67

500 kV供電量為328 502.1 MWh，損失電量為2 201.1 MWh，損失電量占全網(wǎng)總損耗的7.9%，線損率為0.67%。與去年代表日理論計(jì)算相比，線損率降低了0.02%，供電量同比降低9.6%，引起線路損耗降低14.1%，銅損降低4.0%，是500 kV線損率降低的主要因素。

500 kV線路損失1 823.9 MWh，占本層損失電量的82.1%，變壓器損失309.6 MWh，占本層損失電量的14.1%，站用電量和其他損失共68.6 MWh，占本層損失電量的3.2%，500 kV損失電量主要集中于線路損失。

4 500 kV電網(wǎng)損耗分析

電能損耗是建立在每一電網(wǎng)元件的電能損耗計(jì)算基礎(chǔ)之上，電力網(wǎng)中電能損耗一般可分解為空載損耗和負(fù)載損耗兩部分，空載損耗主要包括變壓器鐵損、線路的電暈損失和高抗損耗等，可以近似認(rèn)為是固定損耗，與輸送的功率無關(guān)；負(fù)載損耗主要由線路損耗和變壓器銅損等構(gòu)成，與輸送功率水平呈平方關(guān)系，電壓呈反平方關(guān)系[4，8]。

4.1 線路損耗分析

對(duì)于500 kV線路，線損率主要與供電量有關(guān)，表3列舉了理論計(jì)算中線損率排名前十位的線路，其中清滄線為重?fù)p線。從電網(wǎng)線路線損率分布看，500 kV線路線損率大于1.0%的重?fù)p線路有1條，損失電量占總線路損失比例為12.88%，線損率在0.5%～1.0%之間的有4條，損失電量占總線路損失比例為30.49%，這5條線路損失電量占總線路損失的比例超過了40%，見表2。 以清滄線為例， 清滄線線損理論計(jì)算分布示意見圖1。圖1展示了代表日清滄線線路供電量、線損電量和線損率的關(guān)系，清滄線輸送潮流重、線路長是其重?fù)p的主要因素。

表2 500 kV線路線損表

序號(hào)線路名稱輸送電量/MWh總損耗/MWh線損率/%損耗占比/%1清滄線22313.0234.91.0512.882集滄線17530.5149.90.858.223黃濱Ⅰ線19678.8149.00.768.174黃濱Ⅱ線19678.8149.00.768.175北清Ⅰ線15653.4108.20.695.936陽北Ⅰ線12109.060.20.503.307陽北Ⅱ線12109.060.20.503.308彭廉Ⅰ線14852.863.60.433.499廉北Ⅰ線20893.384.20.404.6210彭廉Ⅱ線16054.762.00.393.40

圖1 清滄線線損理論計(jì)算分布示意

500 kV線路損失電量1 823.9 MWh，較上一年度降低了14.1%，減少損失電量298.3 MWh，減少的損失電量主要集中在辛宗線，彭廉I、II線，清滄線，集滄線。滄州地區(qū)2015年新建了潤捷熱電廠，對(duì)滄州西500 kV變電站站進(jìn)行了擴(kuò)建，新增了滄州西4號(hào)變壓器，改善了該地區(qū)潮流分布；另外，西電東送通道過網(wǎng)電量降低，使得清滄線、集滄線線損電量分別下降了114.5 MWh和77.3 MWh。這幾條線路是500 kV線路損耗降低的主要因素。

4.2 變壓器損耗分析

變壓器損耗包括空載損耗(鐵耗)和負(fù)載(銅耗)損耗兩部分，前者與負(fù)荷水平等因素基本無關(guān)，可認(rèn)為是固定損耗，后者主要與負(fù)載率有關(guān)。

2015年代表日500kV電網(wǎng)的容載比為2.60，較上一年度提升了0.03，變壓器總?cè)萘吭黾? 000 MVA，與上一年度典型日相比總?cè)萘吭黾恿?0.9%，見表3。

表3 500 kV變壓器運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

項(xiàng)目銅損是鐵損2倍以上的重載變鐵損是銅損2倍以上的輕載變銅鐵損比在0.9～1.1之間的經(jīng)濟(jì)變其他運(yùn)行變壓器臺(tái)數(shù)占比%臺(tái)數(shù)占比%臺(tái)數(shù)占比%臺(tái)數(shù)占比%變壓器總數(shù)本年代表日001537.537.5225540上年代表日12.781027.78411.112158.3336同比變化量-1-2.7859.72-1-3.611-3.334

從500 kV變壓器運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)情況可以看出，銅鐵損比大于2的重載變?yōu)榱?，同期相比減少1臺(tái)，上一年度重載變辛安2號(hào)變銅鐵損比為2.28，2015年代表日輸送電量由8 105.73 MWh下降為7 830.3 MWh，銅鐵損比降至1.58，不再是重載變；銅鐵損比小于0.5的輕載變數(shù)量同期相比增加5臺(tái)，比重為37.5%；銅鐵損比在0.9～1.1的經(jīng)濟(jì)變數(shù)量為3臺(tái)，同期相比減少1臺(tái)，比重為7.5%；銅鐵損比處于其他區(qū)間的變壓器數(shù)量為22臺(tái)，比上一年度增加1臺(tái)，比重為55%。

針對(duì)500 kV電網(wǎng)建設(shè)，要優(yōu)化現(xiàn)有500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu),推進(jìn)220 kV電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行,規(guī)劃好中期和遠(yuǎn)期500 kV目標(biāo)網(wǎng)架；優(yōu)化主網(wǎng)潮流,避免潮流的迂回輸電。做好經(jīng)濟(jì)調(diào)度和無功平衡，根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷特點(diǎn),安排特殊運(yùn)行方式，提升變壓器負(fù)載率。

5 500 kV電網(wǎng)對(duì)比

通過分析電網(wǎng)的容載比、分壓損失占比和銅鐵損比可以對(duì)電網(wǎng)的總體運(yùn)行狀況得到了解。容載比可以反映了負(fù)載率大小和電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀；分壓損失占比反映了分壓損失占全網(wǎng)總損耗的多少；銅鐵損比反應(yīng)了電網(wǎng)的輕重載程度，銅鐵損比接近1時(shí)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[5-7]。

比較銅鐵損比2個(gè)指標(biāo)可以反映電網(wǎng)負(fù)荷的輕重載程度，當(dāng)容載比小，銅鐵損比高時(shí)，說明電網(wǎng)負(fù)荷重，變電容量小，應(yīng)著重進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)；容載比大，銅鐵損比低時(shí)，一方面可能是由于電網(wǎng)負(fù)荷低導(dǎo)致容載比大，此時(shí)應(yīng)應(yīng)通過增長負(fù)荷來達(dá)到降損目的，另一方面，是由于電網(wǎng)發(fā)展過快所致，應(yīng)調(diào)整電網(wǎng)建設(shè)步伐，安排合理運(yùn)行方式達(dá)到降損效果；當(dāng)容載比小，銅鐵損比低時(shí)，此時(shí)既應(yīng)加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，也應(yīng)通過增長負(fù)荷達(dá)到降損目的。500 kV網(wǎng)絡(luò)線損指標(biāo)2年對(duì)比表結(jié)果見表4。

表4 500 kV網(wǎng)絡(luò)線損指標(biāo)兩年對(duì)比表結(jié)果 %

年份容載比銅鐵損比供電量占比分壓損失占比2015年2.60.770.577.92014年2.570.850.628.1變化率1.17-9.41-8.06-2.47

由表5可知代表日500 kV電網(wǎng)偏輕載運(yùn)行，容載比容載比為2.60，較上一年度提升了0.03；銅鐵損比0.77，較上一年度下降了0.08。電網(wǎng)容載比較高，銅鐵損比低，此時(shí)既應(yīng)科學(xué)合理規(guī)劃電網(wǎng)建設(shè)，又應(yīng)通過增加電網(wǎng)負(fù)載率達(dá)到電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。負(fù)載率偏低是一個(gè)增損因素。

代表日500 kV電網(wǎng)供電量占比和分壓損失占比均有減小，但通過二者的變化率分析可知，供電量占比下降8.06%，而分壓損失占比下降了2.47%，由于線路損耗與輸送功率水平呈平方關(guān)系，下降比率不對(duì)應(yīng)，說明500 kV電網(wǎng)仍具有降損空間。

6 結(jié)論

a． 500 kV電網(wǎng)損耗主要集中于線路損耗，線路損耗占比為82.8%，損耗排名前五的線路損失電量占總線路損失的比例43.37%，輸送潮流重、線路長是其重?fù)p的主要因素。

b． 500 kV電網(wǎng)負(fù)載率偏低，變壓輕載導(dǎo)致運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。長遠(yuǎn)角度考慮，應(yīng)適度控制變電容量增長，淘汰高損變壓器；當(dāng)前應(yīng)需平衡可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，制訂輕載變的停備方案，降低變壓器損耗。

c． 500 kV電網(wǎng)線損仍存在降損空間。要優(yōu)化現(xiàn)有500kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu),優(yōu)化主網(wǎng)潮流，根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷特點(diǎn),安排特殊運(yùn)行方式，提升主變負(fù)載率。

d． 加強(qiáng)線損理論分析，開發(fā)在線分析等模塊,可以對(duì)不同方式下的網(wǎng)損分布、分?jǐn)偟冗M(jìn)行分析,為制定降損技術(shù)措施提供輔助決策。

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本文責(zé)任編輯：楊秀敏

Analysis of Losses Theoretical Calculation of 500 kV System of Southern Hebei Network

MA Huizhuo1,Hu Wenping1,Li Xiaojun1,Song Nan2,Hu Xuekai1,Zhang Rui1

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang,050021,China;2.State Grid Hebei Electric Power Corporation,Shijiazhuang,050021,China)

The reduction of power losses could improve the economic and social benefits of power industry,and losses theoretical calculation act as the foundation of the reduction of losses.Based on the result of losses theoretical calculation on representative day,the constitution of line and transformer losses analyzed in this text,the problems of 500 kV network and the measures of reduct losses have also been proposed through the comparation of other companies in this paper.

500 kVpower system;line losses;transformer losses;loss reduction

TM714

：B

：1001-9898(2017)04-0011-03

2017-03-30

馬慧卓(1987-)，男，工程師，主要從事電能質(zhì)量分析與控制、電網(wǎng)線損分析等工作。