降低配電網線損的技術措施

摘 要:本文作者通過對配電網線損現狀進行了分析，闡述了降低線損的技術措施。同時就電力市場中配電網經濟運行所面臨的問題及降低配電網總損耗的有效手段作了全面的探討，為實現良好的經濟效益打下基礎。

關鍵詞:配電網降低線損技術措施

中圖分類號:TM714.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0057-02

1 配電網線損現狀

目前，我省與發達地區相比，配電網的線損率還比較高，因此，降低配電網線損并合理布局具有重要意義。近年來，由于經濟的快速發展，工業、商業、及居民等用電幅度不斷的增長。導致以前的配電網不能滿足現在的供電需求，而原有的配電網多采用縱貫式低壓配電線路，雖然近兩年來供電設備不斷更新，但改造難度較大，仍有一些陳舊老設備及線路在投運。并且供電線路錯綜復雜，區域性劃分不明確。造成不僅可靠性低，而且存在電能質量差、損耗大等問題。從目前管理水平來看，配電網的線損率普遍較高，個別質量低劣的低壓網，線損率高達20%以上。配電網中線路有功損耗ΔP可按式(1)計算:

ΔP=3I 2LRL=(1)

其中RL為線路等值電阻;IL為線路輸送電流;P為輸送的有功功率;U為運行電壓;cosφ為功率因數。從式(1)可以看出，線路的電阻值、運行電壓、功率因數以及負荷波動程度是影響線路損耗的主要因素。具體到實際線路，配電網線路的質量、絕緣程度、導線線徑、負荷不對稱及分布等都影響線路的損耗。配電網存在諧波電流時，非正弦周期電流有效值I等于其基波分量I1與各次諧波分量有效值Ik

(k=2，3，4，…)的平方和的平方根值，如式(2)所示:

(2)

存在諧波時，I流過電阻為RL的線路所導致附加有功損耗為式(3)所示:

ΔΔP=I 2RL-I 21RL(3)

此外，諧波的存在還會增加配電變壓器渦流損耗和鐵芯損耗。

2 降低線損的措施

降低線損的措施可以針對線損產生的原因進行。可以采取提高供電電壓、合理布局、選擇合適配電線路、合理安排負荷分布、優化無功補償分配、采用配電自動化系統動態調整負荷分配、采用靈活配電系統(FACDS)等措施來實現。

2.1 提高供電電壓

從式(1)可以看出，提高供電電壓，即提高U，對降低線損的作用很明顯。提高供電電壓有兩類。(1)提高供電電壓等級，降低供電和變電損耗。如:①將35kV變電站(所)改造為110kV或220kV變電站。②將110、220kV電源引入負荷集中的區域或城市，再直接降壓至10kV供電，以減少中間變電、輸電環節的功率損耗。③將10kV電壓引入到用戶并合理布點，以減少低壓配電環節和減小供電半徑，必要時可以采用單相配電變壓器供電。(2)合理調整配電網運行電壓。配電網損耗直接與運行電壓相關?？蛇m當調整運行電壓:對負荷較重、電流較大、可變損耗較大的情況，應在允許電壓偏差范圍內，提高運行電壓。

2.2 合理布局

配電網網絡結構調整與優化應該在保證供電可靠性和系統運行約束的基礎上，進行配電網架的合理布局和一定的開關設備優化重組，以控制配電線路的輸電半徑;平衡不同饋線的負荷;消除過載，使配電網網損盡量減小。同用電負荷側統計、預測與管理相結合，以長遠的考慮角度為出發點，讓低壓配電變壓器移近負荷中心，盡可能地減少低壓線路的長度;對線路進行改造，同時對供電線路的經濟電流密度進行計算，采用合理的結線方案來降低線路損耗。其次，在供電線路合理布局的基礎上，供電部門應采取合理的供電運行方式。其中主要是要合理分配低壓變壓器的負荷分配。統計數據表明，低壓變壓器的負荷率在60% 左右時，其銅耗和鐵耗相等，此時變壓器的效率最高，滿載和低載都是不理想的運行方式。對居民和商業區的供電線路，目前仍以單相供電線路為主，因此如何合理調度、分配負荷，力求達到低壓變壓器的三相負載平衡就顯得尤為重要，這對變壓器損耗和線路損耗皆有關系。

2.3 選擇合適配電線路

配電線路的質量、絕緣程度、線徑等直接影響線路損耗，根據負荷統計及預測，選擇合適的配電線路，以實現經濟運行。

2.4 合理安排負荷分布

若負荷對稱，由于中線中沒有電流流過，不產生損耗。若負荷不對稱，中線有電流流過，將產生損耗;且零序分量電流在中線中產生的損耗比相線大得多，中線導線線徑若選擇不當，則將增加損耗。因此，合理地選擇中線的導線線徑以及合理分配負荷是降低低壓網損的重要措施之一。對負荷嚴重不對稱的低壓網絡，增加中線的截面能有效降低損耗。提高運行經濟性。具體措施如下:(1)對各種負荷區域進行統計，評估不同負載水平下電網結構、配電線路導線及輸送距離的合理性，并采取相應改造措施。(2)對不同季節性負荷下的環網線路進行潮流計算，確定各負荷狀態下的最佳開環點。(3)進行綜合考慮的配電網重構優化建模，利用各種啟發式算法或人工智能算法進行求解，按所得方案結合實際狀況進行改造。

2.5 優化無功補償分配

眾所周知，配電網絡的潮流分布情況及工業用電的無功補償是影響到網損大小的關鍵因素。除線路阻抗因素外，無功補償不足或過量也會引起潮流分布不合理，并惡化電壓質量，還會導致網損增大，因此應采取無功優化措施。無功優化的基本依據是“等微增”原理。無功優化結果還有助于線路壓降損失的減小，提高節點的電壓水平，以保證供電質量的提高。常見配電網的無功補償方式有10kV饋線的桿上分組自動投切補償或固定補償、配電變壓器低壓側0.4kV的分組統一補償或分相補償等。實際中，不同的補償方式在價格、補償效果、運行方式等方面各有特點，配電線路的無功配置理應在充分考慮各種工程因素條件下，對10/0.4kV兩級電壓的多種無功補償方式同時進行綜合優化規劃，才能實現投資和降損效果全局最佳。

2.6 采用節能型配電變壓器

目前，配電網中還存在一定數量的高能耗變壓器。其有功、無功損耗均偏大。長期運行將造成電能的嚴重損失。將高能耗變壓器更換為新型節能變壓器可獲得明顯的降損效果和經濟效益。因為更換后的配電變壓器有功、無功需求均減小，也降低了線路功率損耗。此外，新型變壓器的供電可靠性、電能質量也會提高，維護量則相對減小。

2.7 安排配電變壓器經濟運行

配電網變壓器損耗與其參數、容量、臺數、負荷等因素有關。當變壓器的空載損耗P0等于短路損耗Pk時，變壓器效率最高。多臺變壓器并列運行的，應按各變壓器的參數，以最小總損耗為原則分配各變壓器負荷進行最佳運行方式的選擇。對于一些峰谷差很大的工廠企業，建議采用“母子變壓器”，重載時采用大容量變壓器供電，輕載時采用小容量變壓器供電，這樣就大大減小了輕載時變壓器的損耗。

2.8 積極進行諧波治理

治理諧波的措施一般可分為兩類:一類是根據測量結果要求諧波含量超標的負荷進行治理;另一類是在變電站10kV母線加裝諧波補償裝置，包括無源濾波器、有源濾波器和混合濾波器。對于諧波污染較為嚴重的配電線路進行諧波治理，將會取得明顯的降損效益。

2.9 積極推進配電自動化系統

配電網絡的潮流分布情況是隨時變化的，積極推進配電自動化系統，采用基于遠程終端單元RTU的饋線自動化系統，實時監控配電網絡潮流的分布情況，并根據系統實際情況設置優化原則，對配電網絡的潮流分布進行優化，從而達到整個網絡的線路損耗最小，這是目前配電網管理中較先進的做法。

2.10 采用靈活配電系統

靈活配電系統(FACDS)是和靈活輸電系統(FACTS)相對應的技術，是電力電子技術在配電網絡中的應用，采用可控串補、靜止無功補償器等設備對改善配電網無功分布、降低線路損耗以及提高配電網絡電能質量等都有積極的作用。

3 經濟運行的新問題

隨著電力市場的深入發展，配電市場也將逐步形成，從而給配電網經濟運行也帶來了許多新問題。配電網運行的重要任務之一是運行的經濟性，要求采取先進的技術和科學的管理手段，使組成配電網的各電氣元件在運行中消耗的電能(即線損)降至最低。為保證國民經濟高速穩定發展，尋求一條不用投資就能節電的途徑具有重大意義，配電網經濟運行就是不用投資就取得明顯節電效果的一項內涵節電技術。配電網經濟運行是在保證城網、農網、企業網電壓等級大部分在110kV以下的電網安全運行和在滿足供電量及保證供電質量的基礎上，充分利用電網現有的輸、配、變電設備，通過優選變壓器及電力線路經濟運行方式和負載經濟調配及變壓器與供電線路運行位置的優化組合等技術措施，從而最大限度地降低變壓器及供電線路的有功損耗和無功損耗。在電力市場環境下，電力用戶對電價信息、供電的可靠性和電能質量更為關心。因此，隨著現代工業的發展，家用電器的普及以及用戶對電壓質量要求的日益提高，電壓質量已不能只局限于傳統的電壓偏差管理，在供電企業的電壓管理內容中，增加電壓閃變、電壓不平衡、諧波電壓的危害與管理等新內容是必需的。而從供電企業本身出發，加強線損管理也是勢在必行的。

4 結語

采取提高供電電壓、合理布局、選擇合適配電線路、合理安排負荷分布、優化無功補償分配、推進配電自動化系統、采用靈活配電系統等措施是降低城市配電網絡總損耗的有效手段，可達到最大限度地降低網損，并維持電壓質量，實現良好的經濟效益。

參考文獻

[1]曾重謙，廖民傳，張勇軍.配電網電能損耗的原因與主要降損措施[J].供用電，2009.

[2]萬善良.城市配電網節能主要途徑分析[J].供用電，2008.