城鎮典型配電線路定量節能評估方法研究

摘要：配電網的節能潛力評估是節能規劃的基礎工作。本文以城鎮線路為例，介紹了配電線路節能評估的方法，定量計算和比較了各種技術手段應用的節能潛力，指出了城鎮配電線路節能規劃的策略。

關鍵詞：城鎮線路；節能；潛力；評估

城鎮配電線路具有負荷較重、特性復雜、線損較大、電壓質量改善空間大等特點。加強其節能潛力的定量評估有助于針對性地提出改善策略和改造方案，為配電網規劃方案的制定提供了依據[1～3]。

新圩線引自明城變電站10kV母線，中壓主干線路長6.007km，其中包括LGJ-240的架空線5.323km，YJV22-300的電纜線0.684km。新圩線所接配變共15臺，總容量13710kVA，包括5臺公變、10臺專變，其中有7臺S9型專用變壓器。新圩線主要負荷為工業用電和居民用電。2012年5月新圩線最大饋線電流為402.51A，負載率約94.08%；變電站母線電壓在10.10kV左右。

本文采用PSAS配電網節能評估與規劃分析軟件[4]，針對該線路進行了節能評估的計算，給出了定量分析結果。

一 最大方式初始潮流分析

新圩線初始最大潮流的總體情況如表1所示，中壓線路損耗占網損的主要部分約為89%，線路所接的負荷偏重，部分配變負載率高，配變銅損、鐵損較小，低壓無功補償不足，功率因數低，線路首段運行電壓不高，線路最低電壓出現越下限的情況。

二 節能降耗潛力分析計算

（1）改變無功控制策略的節能潛力

假設規定新圩線專變和公變通過無功補償使得功率因數全部達到1.00，在這種較為理想的情況下，由于公變及專變功率因數的提高使線路無功輸送量大幅減小，從而能有效降低網損率。采用該種方法的效益對比如表1所示。由表可見，改變無功控制策略后，線路最低電壓大幅度上升，功率因數大大提高，有功損耗降損潛力達21.20%。

（2）調整運行電壓的節能潛力

建議明城站10kV側采取逆調壓方式，在現有負荷情況下，進行母線電壓調整到10.5kV后的潮流分析，結果如表1所示，10kV系統有功損耗降低8.35%，線路末端電壓亦得到較好的改善。

（3）改變導線型號/線徑的節能潛力

新圩線主干線部分現有型號為LGJ-240的架空線5.323km，考慮絕緣化要求及更換周期，現假設新圩線最大負荷增長10%，將主干線LGJ-240裸導線更換為JKLGYJ-300架空絕緣線。而更換導線所需要的投資為182.60萬元，其更換前后的效益對比，如表2所示。10kV系統總損耗下降約25.85%，降損效果較為顯著，10kV線路最低電壓明顯改善，功率因數也提高。

（4）更換配電變壓器的節能潛力

新圩線目前公用配變都是S11型或非晶型變壓器，節能效果較好。而專用變壓器中有7臺S9型，對線路損耗造成一定影響。假如條件許可，能將7臺S9專變更換為S11型或非晶型，下面考慮該線路負荷增長10%，取年最大負荷損耗小時數，重新計算潮流可得到更換高能耗配變的節能效益如表3所示。可見，高能耗配變更換將使10kV系統有功損耗最多降低5.80%，同時對提高供電可靠性也將具有一定的好處。

（5）削峰填谷、減小負荷波動節能潛力

新圩線的負荷類型為工業+居民負荷，負荷高峰分布在10時至16時，22時至04時這兩個時間段，高峰負荷與低谷負荷差別較大，因此研究在當前負荷水平下，基于明城站新圩線日負荷曲線和明城變電站母線電壓運行方式，進行日線損仿真計算，同時進行削峰填谷的節能潛力分析，效果如圖1和表4所示。

可見，新圩線平均負荷率較高，線路日線損電量也較高。假設調整負荷使其波動程度降低30%，可使日有功損耗電量下降約278kWh，降幅達4.6%，削峰填谷有一定的改善效果。在條件允許的情況下，可對新圩線進行一定的負荷波動調整，降低負荷波動，從而做到節能降損。

三 各分項節能措施效益對比

根據上述的幾項分項節能措施分析，對比各項措施的降損潛力及實施該措施的投入，分析各項措施的降損效益。可知，改變無功控制策略和改變導線型號的節能降損效果相當明顯，分別達21.20%和25.85%。改變導線型號耗資大但降損潛力也較大。調整母線電壓這一手段的降損也可達8.35%，而其耗資較小，降損效益較好，可實施性較強。

四 結論

綜合分析，新圩線的主要負荷為工業用電和居民用電，其架空線路較長，支路較多，負荷偏重，線路電壓偏低，線路損耗占主要部分；線路功率因數低，而且低壓側無功補償不足，部分變壓器低壓側需增加無功補償設備。綜合估計，該線路的節能空間估算有51%左右。從各項節能措施的效益來看，可優先考慮改變無功控制策略和調整母線電壓，增加無功補償配置，條件允許的情況下再安排導線更換，實現該線路的節能降耗。

參考文獻

[1] 張勇軍，鐘清，陳旭等.配電網節能規劃與運行[M].北京：中國電力出版社，2009.

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[4] 張勇軍，石輝，許亮. 配電網節能潛力評估系統開發方案，電力系統自動化，2011，35（2）：51-55.