灌區機泵供電線路損耗影響因素分析

盧法林，王鵬，張寧

（1.萊蕪市萊城區水務局，山東萊蕪 271100；2.萊蕪市萊城區鵓鴿樓水庫管理所，山東萊蕪 271100；3.山東省水利信息中心，山東濟南 250014）

灌區機泵供電線路損耗影響因素分析

盧法林1，王鵬2，張寧3

（1.萊蕪市萊城區水務局，山東萊蕪 271100；2.萊蕪市萊城區鵓鴿樓水庫管理所，山東萊蕪 271100；3.山東省水利信息中心，山東濟南 250014）

從供電線路的材質、工作溫度、敷設方式、無功補償等方面，分析了供電線路損壞的原因，并提出降低供電線路損耗的建議。

供電線路損耗；灌區；機電；水泵；環保

目前，山東省灌溉泵站裝機功率在850萬kW以上，機泵的正常運行，為農業穩產高產奠定了基礎。但影響機泵供電線路的因素較多，本文就如何降低泵站供電線路損耗進行優化分析。

1 線路材質對損耗的影響

供電線路的主要材質為銅和鋁，而金屬的電阻與自身的電阻率有關，相同長度、橫截面積的鋁導線的電阻是銅導線的1.66倍。當電流一定時，相同橫截面積、長度的鋁導線的損耗是銅導線的1.66倍。所以，在選擇供電線路的橫截面積時，一般建議選擇鋁導線時，要比銅導線大一個規格。

從材料的經濟性考慮，相同橫截面積、長度的銅導線的重量是鋁導線的3.28倍。相同損耗情況下，使用銅導線將消耗更多的有色金屬。從現在電力線纜市場價格來看，使用銅導線的材料費是使用鋁導線的3.8倍左右，使用銅導線的造價明顯高于鋁導線。但是從環保角度看，銅電纜可以100%地回收繼續做銅電纜，而鋁電纜則不能循環為電纜，只能降級使用。因此，如果使用鋁電纜，永遠要生產新的鋁電纜替代淘汰的鋁電纜，這和銅電纜最終可以實現循環使用相比，造成的碳排放量更高。而生產鋁電纜的能耗還遠遠高于銅電纜。

經過以上比較，選用銅電纜雖然造價較高，但從降低線路損耗、環保、節能減排考慮，一般選用35 mm2的銅電纜較好。

2 線路工作溫度對損耗的影響

導體的電阻與自身材料有關，還與工作溫度有關。并且導體的電阻與溫度呈正相關性，導體的工作溫度越高，自身電阻越大，損耗也隨之增大。在溫度為20℃時，銅和鋁的電阻溫度系數相差不大。當供電導線采用地埋敷設時，一般埋深在0.7～1.0 m之間，地下溫度基本保持在20℃左右，受環境影響較小，變化幅度較小。所以，供電線路的損耗基本保持不變。

當供電導線采用架空敷設時，線路受環境影響較大，炎熱的夏季，也是作物生長旺季，用水較多，機泵工作頻繁，供電線路受陽光照射，工作溫度可高達50℃左右，則架空敷設的鋁導線電阻比20℃時升高接近13%（銅導線接近12%），損耗也會增大13%，當供電距離較遠時，這也是炎熱夏季機泵不容易啟動的主要原因。

3 敷設方式對損耗的影響

由上述分析可知，導線損耗與環境溫度的關系，相對于架空敷設，地埋敷設方式工作溫度較低，損耗低更有利于節能。當架空線路為裸導線時，在絕緣子固定部位，當絕緣子積塵較多、空氣濕度較大時，會發生閃絡擊穿漏電現象，甚至會造成絕緣子損壞，從而造成損耗的增加。地埋敷設與架空敷設相比，優勢還體現在以下幾個方面：

1）地埋線路不用電桿、瓷絕緣子、橫擔、拉線等材料，因此，可以節約大量的鋼材、水泥。

2）地埋線埋在地下，不承受電線自重等所產生的拉力，所以電線截面可以僅按用電負荷的大小選擇，能有更多的機會采用比架空線路更細的導線，節約有色金屬。且地埋線，少占農田，便于耕作。

3）地埋線路不易受狂風暴雨、大雪結冰等自然災害的侵襲，不存在架空線路常見的倒桿、斷線等事故；同時消除了電力線路與電話線、電視閉路線、廣播線交叉跨越的矛盾，也不易發生人身觸電傷亡事故。而由于線路埋在地下，平時不易被人破壞，還能杜絕在架空線路上隨意掛鉤接火等行為，大大改善了農村供電的管理工作。

4）架空線路，一般每隔3～4年需要一次小修，10年左右需要進行一次大修，而地埋線路敷設以后，除了日常必要的巡視和定期測試外，在未出現故障時不必進行檢修。

5）因相同導電能力的銅導線的重量是鋁導線的2.1倍，這就對架空導線的施工提出了更高的要求，即增加線桿的數量，又要增加橫擔的支撐強度。否則如果導線質量很重，由于重力的作用，導線的拉力會很大，很容易拉斷導線，所以銅電纜架空敷設時，應采用鋼絲吊裝方式，施工較為復雜。

以萊蕪市徐風邱泵站為例，經實測，當電力線路采用架空敷設時，夏季環境溫度較高，線路工作溫度能達到50℃，當采用地埋敷設時，凍土層以下溫度變化很小，加上電纜自身發熱，工作溫度在27℃，工作溫度差在23℃，根據銅的電阻溫度系數可知，電阻將比架空敷設降低9%，則線路損耗降低9%。

4 無功就地補償對損耗的影響

電力線路中傳輸的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無功功率。有功功率與視在功率的比值稱為功率因數。直接消耗電能，把電能轉變為機械能，供水泵提水的，這部分功率稱為有功功率；不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，且這種能是機泵通過電力線路與變壓器進行周期性交換，這部分功率稱為無功功率。功率因數越低，則無功功率越大，產生的無功電流也大，當無功電流在電路中流動時，會產生額外的線路損耗，現在普遍選用的深井潛水電泵的功率因數在0.8左右，為了降低線路損耗，必須進行無功就地補償。無功就地補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的就地補償電容器，安裝在感性功率負荷的水泵電動機配電箱內，并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。電動機的無功不再通過電力線路跟變壓器交換無功功率，提高了功率因數，從而減少了感性無功電流，降低了線路損耗。

萊蕪市徐風邱泵站，選用了4臺55 kW潛水電泵，功率因數為0.8，無功容量為41 kVAr，需要每臺補償40 kVAr的無功電容，因單臺電容容量不夠，選用了2臺電容并聯，直接連接在潛水泵進線端。功率因數達到了0.99以上，電機的額定電流由原先的114.32 A降為補償后的91A，為補償前電機工作電流的80%。可見，無功補償對降低電機工作電流效果相當明顯。電機電流降低后，電機、開關設備、供電線路的損耗、溫升相應降低，從而可以延長設備的使用壽命。

5 建議

減少供電線路損耗，也就是節約發電所需的一次能源，可以減輕能源和交通運輸的緊張程度，減少碳排放，也就意味著相應的節省國家對發供用電設備需要投入的基建投資。

對于平原機井灌區，有條件挖溝地埋電纜的地區，盡量選用銅芯或者鋁芯地埋電纜，地下埋設電纜供電，減少線路損耗，降低維護費用。山丘區泵站，由于地質結構復雜，開挖電纜溝困難，只能采用架空敷設鋁導線。同時，安裝就地補償電容器，提高功率因數，加強供電線路和用電設備的維護保養，也是降低線路損耗的重要措施。

[1]楊圣才.降低電能損耗的方法和措施[J].農村電氣化，1996（12）：36.

[2]崔馳.低壓配網無功補償淺析[J].電網技術，2000（7）：71.

（責任編輯 趙其芬）

F426.91

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1009-6159（2017）-08-0049-02

2017-04-23

盧法林（1975—），男，助理工程師