浅析110～35kV变电站设备利用效率

作者：张毅

   随着中国社会经济发展全面进入新常态，电网运营管理走向精益化，如何提高电网设备的利用效率，逐渐成为人们关注的问题。国家电网公司和南方电网公司先后对电网设备的利用情况进行了调查和研究。

  从系统的角度提出了配电网利用效率的评价体系，侧重于通过释放最大供电能力来提高配电网的整体使用效率；提出了输电线路利用效率指标和主变压器利用效率指标及其评价方法；通过灰色生成技术．研究了得到输电线路和主变压器的利用效率的理想取值；从资产管理角度，建立了一套适用于省级电网的指标评价体系并经过验证；利用宏观分析法建立了输配电网利用水平的评价指标体系，并以日本为例，剖析了输配电网利用水平的演进过程；结合电网规划工作．分析了影响当地输电网主变压器设备利用效率的因素，并提出相关建议。

  本文从生产的角度，紧密结合电网规划工作，对历史时段内某省110～35 kV变电站设备利用效率进行分析，重点关注变电站轻载问题，剖析导致变电站轻载的原因，并针对不同类型的轻载变电站．提出提高其设备利用效率的措施建议。

1  变电站设备利用现状

1.1  主变负载率

  主变负载率是衡量变电站设备利用效率的最重要因素，与容载比息息相关。为便于分析，对于有多台主变的变电站，只考虑整体负载率。

1.1.1  110 kV变电站

  该时段内．110 kV变电站负载率算术平均值和巾位数均保持在50.00/0～60.0%，平均值最高为59.0%、最低为52.0%．中位数最高为59.5%、最低为51.2%．如表1所示。

  变电站负载率主要分布在20%—80%区间，不同年份均存在一定比例的轻载和重过载情况，如表2所示。

  从占比来看，处于20%～800/0范围内的变电站基本维持在70%左右，轻载、重载、过载变电站占比之和约为30%．如图l所示。

1.1.2  35 kV变电站

  该时段内，35 kV变电站整体负载率水平高于110 kV变电站，其算术平均值和中位数均保持在60.0%以上，平均值最高为70.1%、最低为64.4%，中位数最高为71.1%、最低为63.20/0．如表3所示。

  与110 kV变电站类似，变电站负载率主要分布在20%～80%区间，不同年份均存在一定比例的轻载和重过载情况，如表4所示。

  从r与比来看，轻载变电站占比较小．保持在5%以内：重载、过载现象比110 kV更为严重．两项之和占比超过30%。第4年，高达39 010的35kV变电站处于重过载状态，如图2所示。

1.2  间隔使用率

  该时段内，110 kV问隔使用率保持在70.0%左右；35 kV问隔使用率略低于110 kV间隔使用率，但都保持在65.00/0以上：10 kV间隔使用率则保持在60.0%左右，如表5所示。

  整体而言，110 kV变电站的35 kV间隔使用率和10 kV间隔使用率均要低于35 kV变电站．如图3和图4所示。

2轻载变电站及成因分析

2.1  轻载变电站情况

  轻载变电站指变电站综合负载率低于20%的变电站。单主变变电站的综合负载率为其最大负荷与主变额定容量之比，多主变变电站综合负载率为各主变负荷之和的最大值与各主变额定容量之和的比值，如表6所示。

  随着电网规模的扩大，无论是110 kV,还是35 kV,轻载变电站数量均不断增加，其占比亦总体呈逐年增大的趋势。轻载变电站中，相当数量变电站的运行年限小于2年。如果扣除运行年限小于2年的新建变电站的影响（因电力负荷发展需要一定的周期，暂以2年为限，对变电站新建2年内的轻载问题不加讨论）．轻载变电站占比将大幅降低，但仍然呈现出逐年增大的趋势，见图5。

  该时段末年，受省内用电需求不足影响．110kV轻载变电站有较大增加，在扣除新建变电站影响后，轻载变电站比例比其他年份有明显增大。

  35 kV轻载变电站增长比较平缓，其占比呈微增态势，但是扣除新建变电站影响后，轻载变电站比例保持在3%以内，如图6所示。考虑到承担社会责任等客观因素长期存在．35 kV变电站的轻载问题并不突出．以下将重点分析110 kV变电站的轻载问题。

2.2各地区时段末年轻载变电站情况

  该时段末年．最大负载率低于20.0%的110kV变电站共53座．占全部110 kV变电站的

12.5%。在地区电网中，地区网10的轻载变电站占比例超过30.0%．地区网9、地区网5超过20.0%．地区网2、地区网8超过10.0%．见表7。

  从110 kV变电站负载率平均值来看，地区网5最低，其负载率平均值只有38.5%．明显低于全省平均水平．地区网10作为新成立的国家级经济开发区，规划区域原为农网地区，110 kV变电站负载率平均值也比较低。如图7所示。

2.3  区域网110 kV轻载变电站情况

  该时段末年．区域电网共有110 kV变电站3 086座，其中轻载变电站414座，占比13.5%，如表8所示。

  轻载变电站占比最高的是子电网1( 15.5%)．其次是子电网2(14.2%)；占比最低的是子网6(6.9%)，其次是子电网7(10.9%)。相对而言，子电网6和子电网7电网发展成熟度高，负荷增长已进入低速率阶段．轻载变电站占比低于其他子电网。

2.4变电站轻载原因分析

  由于在城市规划与建设中．需遵循“电力先行”原则．新投运的变电站需经历一定的时问，负荷才能发展起来。因此，在分析变电站轻载原因时，不讨论运行年限少于2年的变电站。

  扣除运行年限少于2年的变电站，时段末年该省网共有27座轻载变电站，其中，负荷增长未达预期10座，产业转型等因素造成原有负荷迁出9座．承担社会责任5座，市政建设推迟或变更有3座。负荷增长未达预期和产业转型等因素造成原有负荷迁出是主要因素，如图8所示。

  受经济新常态的深刻影响．大量高能耗企业实施产业转型升级，省内用电负荷增长放缓，以及承担为偏远农村地区供电等社会责任．是导致当前变电站轻载的最主要因素。

2.5变电站长期轻载问题

  长期轻载变电站指时段末年为轻载变电站且该时段内至少有3年（含）处于轻载运行状态，或者在该时段内至少有4年（含）综合负载率小于35%的变电站。相对于一般轻载问题，变电站长期轻载问题更应引起重视。

  时段末年，该省网共存在34座长期轻载的110 kV变电站．其中有6座变电站连续5年最大负载率低于35 010。长期轻载变电站主要分布在地区网5（8座）、地区网2（7座）和地区网1（6座），如图9所示。

  负荷增长低于预期是变电站长期轻载的最主要原因．承担社会责任则是变电站长期轻载的第二大原冈。在34座长期轻载变电站中，有22座（占65%）的长期轻载变电站是由于负荷增长未达预期所致。如图10所示。

3提高轻载变电站利用效率的措施

3.1  合理选择首期建设规模

  日前，电网基建项目建设周期较长，一次性建成多台主变可增强电网适应能力。同时，也应看到，首期建设规模与负荷发展不匹配将导致变电站长期轻载运行。在34座长期轻载变电站中，有15座变电站一次建成2台以上的主变：在连续5年最大负载率小于35%的6座变电站中，有4座变电站为多主变。

  伴随着城市快速发展和非常规建设，用地矛盾正逐渐成为影响城市电网规划建设的重要因素，在城市规划范围内适度超前建设有利于电网可持续发展。但是，由于在招商引资、负荷发展等方面存在不确定性，多方论证和合理选择变电站首期建设规模将变得更加重要。

  此外．涉及新建住宅小区的项目，用户报装容量较大，而小区建设和居民入住都需要较长时间。但是，在电网建设上，又需要房地产开发公司的积极配合，这就需要加强对大型居民住宅负荷发展规律的综合研究，从而合理选择建设规模，使电网建设时序与负荷发展水平相匹配。

3.2  对轻载变电站进行改造

  部分受产业转型等因素造成负荷迁出以及受市政建设推迟或变更影响的变电站，如供电区域内无新的负荷增长点，可以预见较长时间内负荷难有大的增加，则可以通过调减或调换小容量主变、将部分35 kV出线间隔改造为新出10 kV线路等方式提升变电站没备利用效率。

  对于专线较多、专线负载率不高的变电站，有必要加强专线管理．与用户协商．考虑专线合并的可能性以及优化专线接入系统方式，必要情况下．完善用户接入相关管理办法：或者通过优化负荷接入的过渡方案．来达到提升设备利用效率的目的。

  对于多主变的长期轻载变电站，可以结合实际情况对变电站进行二次系统完善，安装备自投设备．正常情况下运行单台主变，事故情况下自动完成主变切换，既保障了供电可靠性，又可减少变压器损耗，提高设备利用效率。

3.3加强前期工作

  配电规划以城市发展规划为基础，为地方经济社会发展服务，承受来自地方政府的压力，受市政建设推迟或变更的影响较大。电网企业可推动建立健全与地方政府双向互动机制，通过与政府协商和采用市场化手段，对新增电力负荷的形成空间引导，盘活存量。

  在电网公司内部．一方面，促成规划项目落地跟踪机制．畅通信息反馈渠道，适时修正和完善供电方案，合理控制建设规模：另一方面，加强营销系统、生产管理系统等信息自动化系统的大数据分析和应用，用数据说话，指导用户报装工作，同时为电网规划提供有力依据。

3.4协同建设各级电网

  在电网规划和建设中，应注重远近结合、点面结合、输配结合，各级电网建设时序上有效充分衔接。保持各级电网协同发展，全面提升电网设备利用效率。

此外．严格遵循标准设计，合理选择主变容量，匹配控制各电压等级建设规模，针对不同负荷密度和供电分区选择相适应的组网模式，在低负荷密度的农村地区发展35 kV电网，同样有利于提高电网设备利用效率。

4摘要：研究已有电力设备利用效率，对优化电网规划方案和实现精益化管理具有重要意义。对历史时段内某省110～35 kV变电站负载率和间隔使用率进行了分析，重点关注变电站轻载问题，结合当地实际情况剖析了导致轻载变电站长期存在的原因：针对不同类型的轻载变电站，提出了合理选择首期建设规模、对轻载变电站进行改造、加强前期工作、协同建设各级电网等提高其利用效率的措施建议。