10kV配電網線損分析及降損措施

張艷桃，李智

(奉化市供電局，浙江 奉化 315500)

1 引言

電網電能損耗是電網經營企業在電能傳輸和營銷過程中從輸電端關口表至所有用電客戶的終端貿易結算表之間的輸變、配電過程中所產生的電能損失。線損率是電網經濟運行管理水平和供電企業經濟效益的綜合反映，是供電企業的一項重要的經濟技術指標。線損管理是否到位，不僅直接影響著企業的經濟效益，而且也在一定程度上說明一個供電企業的管理水平。因此，強化線損管理，降低損耗是供電企業提高企業經濟效益的潛力所在。

2 配電網線損分析

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。配電網中線

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為功率因素。由(1)式可知，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(2)式 :路有功損耗ΔP的計算公式如下:

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:

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。

3 降低線損的措施

針對線損產生的原因，可以采取加強電網改造，合理調整電網布局，合理進行無功補償，積極進行諧波治理，積極推進配電自動化系統等措施來降低線損。

3.1 加強電網改造，合理調整電網布局

(1)縮短供電半徑。從降損節能的角度考慮電網布局，合理選擇供電半徑和控制最長電氣距離。對導線線徑過細、迂回供電、近電遠送、供電半徑過長等情況進行徹底改造，合理調整電網布局。將10kV線路長度均控制在6km以內，增加線路條數，控制l0kV線路超載現象，這樣末端電壓水平也能穩定在規定的范圍內。同時，把400V低壓線路的供電半徑都縮小到300 m以內，在線路走向中避免迂回。

(2)合理選擇導線截面。增加導線截面會降低導線電阻，減少電能損耗和線路壓降。但增加導線截面會增加投資，在增加導線截面時，綜合考慮投入與降損的關系。我們根據負荷情況逐步加大導線截面，一般按經濟電流密度1.20A/mm2(年負荷利用小時按5000h計)來配選導線截面。將大部分主線調換成LGJ-185或JKLYJ-185，另有城區主線換成LGJ-240或JKLYJ-240，對支線導線截面也予以加大，一般達到LGJ-120～LGJ-150。對綜合變低壓回路導線，一般都使用120～150mm2的電纜線，有的負荷電流大于150A的均使用185mm2導線。

(3)合理配置配變。根據用戶的實際分布情況，使配變處于負荷中心或者負荷重心，對負荷較大的用電區域，增加配變容量。配電網變壓器損耗與其參數、容量、臺數、負荷等因素有關。統計數據表明，低壓變壓器的負荷率在60%左右時，即其銅耗和鐵耗相等，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。400V低壓出線以三相四線供電為主，一般一臺變的低壓出線根據配變容量的不同常設2～3個回路，利用減少電流的辦法降低線損。盡量安排好各相負荷，使三相電流平衡。此外，運行中的變壓器還有一定數量的S7和S9型配變，其有功、無功損耗均偏大，長期運行將造成電能的嚴重損失，將這些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、無功需求均減小了，也降低了線路功率損耗。

(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。

3.2 合理進行無功補償

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，無功補償不足也會引起潮流分布不合理，并惡化電壓質量，導致網損增大，因此應采取無功補償措施。

無功補償按補償方式可分為集中補償和分散補償。

集中補償:在變電站低壓側，安裝無功補償裝置(電容器)，安裝配置容量按負荷高峰時的無功功率平衡計算，安裝電容補償裝置的目的是根據負荷的功率因數的高低而合理及時投切電容器，從而保證電網的功率因數接近0.9，減少高壓電網所輸送的無功功率，使輸電線路的電流減少，從而降低高壓電網的網損。

分散補償:由于電力用戶所使用的電器設備大多都是功率因數較低，例如工廠的電動機、電焊機的功率因數更低，為提高功率因數，要求大電力用戶的變壓器低壓側安裝電力電容器，其補償原理與變電站的無功補償大致相同，不同的是用戶就地補償采用隨機補償，利用無功補償自動投人裝置及時、合理地投切無功補償電容器，保證10kV，電網的功率因數符合要求(接近0.9)，從而減少10kV配電線路的電能損耗。例如:10kV線路末端進行無功補償，如補償前0.7到補償后功率因數達到0.9，經過補償后，電能損失減少了39.5%。

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。

3.3 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。

3.4 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。

4 結語

加強電網改造，合理調整電網布局，合理進行無功補償，積極進行諧波治理，積極推進配電自動化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。

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