基于配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則的低壓臺區(qū)高損標準研究

吳 彧

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭515041）

0 引言

線損是電能在電網(wǎng)傳輸過程中，在輸電、變電、配電和營銷等各個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的電能損耗。線損可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損是電能在電網(wǎng)傳輸過程中，由各個傳輸介質(zhì)固有的物理特性所產(chǎn)生的電能損耗；管理線損是電能在電網(wǎng)傳輸過程中，由于計量、抄表、竊電及其他人為因素造成的電能損失。

本文的研究對象為技術(shù)線損[1]。從分電壓等級的角度看，由于低壓配電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模大，分布廣，直接與千千萬萬用戶緊密聯(lián)系，低壓線損水平遠高于其他電壓等級的線損水平，低壓降損工作是線損管理的重中之重，有效降低低壓線損率對改善供電企業(yè)線損整體水平具有重大意義。

開展技術(shù)降損工作首先必須界定技術(shù)高損對象的范圍，而界定范圍的前提就是確定高損的標準，因此確定高損標準是整個線損管理工作的基礎(chǔ)。

本文根據(jù)《廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則》確定的低壓臺區(qū)規(guī)劃建設(shè)改造標準，研究確定低壓臺區(qū)出現(xiàn)高損情況的綜合邊界條件，并將各類邊界條件通過線損理論計算系統(tǒng)，仿真計算出高損低壓臺區(qū)的線損數(shù)值范圍。

1 制定臺區(qū)高損標準的依據(jù)和原則

《廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則》（以下簡稱《指導(dǎo)原則》）以保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行為原則，用于指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)范化和標準化的規(guī)劃建設(shè)。

以《指導(dǎo)原則》為基礎(chǔ)，來進行低壓臺區(qū)高損標準的制定，不僅能從設(shè)備的實際運行狀態(tài)判定設(shè)備的高損情況，也能綜合低壓臺區(qū)的安全可靠、經(jīng)濟高效等各類運行要求，確保技術(shù)降損工作以《指導(dǎo)原則》為依據(jù)合理實施。

本文確定低壓臺區(qū)高損標準的若干原則：

（1）按照《指導(dǎo)原則》技術(shù)要求，選取不滿足《指導(dǎo)原則》的臨界設(shè)備參數(shù)和臨界運行參數(shù)作為線損理論計算的邊界條件。

（2）對于少數(shù)《指導(dǎo)原則》中未明確的參數(shù)，以實際規(guī)劃建設(shè)中滿足建設(shè)改造的條件、其他技術(shù)規(guī)定的要求或者典型方式作為計算邊界條件。

（3）根據(jù)《指導(dǎo)原則》，不同供電區(qū)域的設(shè)備和運行參數(shù)標準不同，因此按照不同的供電分區(qū)確定不同的低壓臺區(qū)高損標準。由于A+類供電區(qū)在全省數(shù)量極少，且選取的參數(shù)要求與A類一致，因此A+和A類供電區(qū)在研究中合并為一類。

2 低壓臺區(qū)線損理論計算方法

國內(nèi)外專家對中低壓配電網(wǎng)線損的計算提出了各類方法，包括基于實測線損的臺區(qū)損失率法、電壓損失法、等值電阻法以及近年來新發(fā)展的配電網(wǎng)潮流改進算法等等[2-4]。

對于本次研究，選定的計算方法所采用的計算參數(shù)應(yīng)該盡量與《指導(dǎo)原則》中的各類要求相對應(yīng)，因此本文低壓臺區(qū)線損理論計算采用電壓損失法。電壓損失法通過對低壓臺區(qū)的首端電壓和末端電壓進行采樣，計算出電壓降，并通過疊加一個由低壓主干導(dǎo)線截面決定的系數(shù)，共同計算出低壓臺區(qū)損耗。

電壓損失法計算的輸入?yún)?shù)包括主干線型號、功率因數(shù)角、臺區(qū)首端電流、首端電壓、末端電壓、負荷分布、電表戶數(shù)等[5]。

3 高損臺區(qū)參數(shù)邊界條件分析

3.1 主干線型號參數(shù)的選定

根據(jù)電壓損失法計算公式，計算過程參數(shù)包括低壓導(dǎo)線的電阻R和電抗X，兩個參數(shù)均由導(dǎo)線型號決定。根據(jù)《指導(dǎo)原則》，低壓主干線的線徑要求如下：A+、A、B類地區(qū)截面大于等于120 mm2，其他大于50 mm2。依照以上制定臺區(qū)高損標準的原則，結(jié)合實際建設(shè)的典型情況，A+、A及B類等市區(qū)線路選取銅芯形式，C、D類等縣城農(nóng)村地區(qū)選取鋁芯形式。選取參數(shù)結(jié)果如下：A+、A、B類地區(qū)選取的主干線邊界參數(shù)取銅120 mm2，C、D類地區(qū)選取鋁50 mm2。

3.2 功率因數(shù)的選定

由電壓損失法的計算原理可知，低壓臺區(qū)的線損率與低壓臺區(qū)首端的功率因數(shù)有關(guān)。在感性負荷較大的情況下，如無功補償裝置配備不足或者未及時投入運行的條件下，功率因數(shù)會出現(xiàn)下降，功率因數(shù)越低，通過低壓臺區(qū)輸送的無功電量越大，線損率相應(yīng)越高。在按照《指導(dǎo)原則》進行配網(wǎng)無功補償配置時，中壓側(cè)功率因數(shù)補償按不低于0.95進行配置，配變低壓側(cè)功率因數(shù)接近于中壓側(cè)功率因數(shù)，選取的功率因數(shù)邊界參數(shù)為0.95。但考慮到C、D類地區(qū)無功配置及無功裝置運行的實際情況，結(jié)合各類用戶功率因數(shù)控制在0.85～0.95的要求，C類縣城、城鎮(zhèn)選取功率因數(shù)邊界參數(shù)為0.9，D類農(nóng)村地區(qū)選取功率因數(shù)邊界參數(shù)為0.85。

3.3 臺區(qū)首端電流的選定

根據(jù)廣東配電網(wǎng)建設(shè)運營管理關(guān)鍵技術(shù)指標體系，設(shè)備的正常負載率區(qū)間為20%～80%，負載率高于80%的情況視為重載。根據(jù)設(shè)備的運行管理實際，當(dāng)設(shè)備負載率達到80%時，就剛好偏離正常運行區(qū)間，設(shè)備也出現(xiàn)損耗較高的情況。而且在目前廣東電網(wǎng)的投資策略下，解決重載問題的項目達到二類項目的立項要求。

因此，將設(shè)備首端電流設(shè)定為導(dǎo)線額定允許電流的80%，則主干線采用銅120 mm2的低壓臺區(qū)首端電流Ia和主干線采用鋁50 mm2的低壓臺區(qū)首端電流Ib分別為：Ia=310 A，Ib=176 A。

3.4 首末端電壓的確定

根據(jù)《指導(dǎo)原則》對電壓偏差允許范圍的規(guī)定，220 V端用戶的允許電壓偏差為-10%～+7%，即低壓臺區(qū)末端的電壓不能低于U2：U2=198 V。考慮電壓不滿足要求的臨界情況，因此選取末端電壓的邊界參數(shù)為198 V，為滿足理論計算系統(tǒng)的輸入要求，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的線電壓值，即343 V。配變變低首端380 V的允許電壓偏差為-7%～+7%，即首端電壓不能高于U1：U1=406 V。選取首端電壓的邊界參數(shù)為406 V。

3.5 負荷分布的確定

根據(jù)運行實際和線損理論計算系統(tǒng)的設(shè)置，臺區(qū)負荷分布的典型類型包括：頭重尾輕、正常均勻分布、頭輕尾重、末端分布四個類型。

這四個類型對損耗的影響逐個增大。正常的低壓臺區(qū)負荷分布應(yīng)是均勻分布或者負荷集中在臺區(qū)的前段，但部分臺區(qū)由于負荷分布不合理造成了線路損耗增加，這是低壓臺區(qū)高損的一個重要原因。為充分考慮這種情況帶來的高損影響，低壓臺區(qū)的負荷分布選定“頭輕尾重”，即四個典型分布類型中首先出現(xiàn)負荷分布不合理的類型。

3.6 電表戶數(shù)的確定

根據(jù)低壓臺區(qū)的首端電流、電壓和功率因數(shù)，可以確定低壓臺區(qū)的供電容量。主干線采用電纜銅120 mm2的供電容量為Sa=204 kVA；主干線采用鋁50 mm2的供電容量為Sb=116 kVA。

查詢《指導(dǎo)原則》中戶均配變?nèi)萘繉τ诘腿萘康囊螅≈等绫?所示。

表1 戶均配變?nèi)萘客扑]表

根據(jù)總的供電容量和戶均配變?nèi)萘浚嬎愠鱿鄳?yīng)的電表戶數(shù)如表2所示。

表2 電表戶數(shù)表

4 低壓臺區(qū)線損計算

根據(jù)以上對邊界條件的分析，得到不同供電分區(qū)下的高損計算邊界條件。按照以上各類供電分區(qū)的邊界參數(shù)，錄入廣東電網(wǎng)線損理論計算管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，四個供電區(qū)域分類對應(yīng)四個不同的低壓臺區(qū)模型，分別計算，結(jié)果如下：A+、A類為5.84%，B類為5.86%，C類為8.27%，D類為8.83%。

5 低壓臺區(qū)高損標準確定

根據(jù)《指導(dǎo)原則》對各類計算邊界參數(shù)的要求，A（A+）類和B類供電分區(qū)參與計算的參數(shù)基本相同，線損率計算結(jié)果接近，為便于指導(dǎo)實際的工作，將低壓臺區(qū)高損標準劃分為三類，并將數(shù)值化為0.5%的整數(shù)倍，如表3所示。

表3 低壓臺區(qū)高損標準表

當(dāng)技術(shù)線損值或者理論線損值大于以上高損標準時，則該臺區(qū)一定存在不滿足《指導(dǎo)原則》的情況，低壓臺區(qū)存在因設(shè)備配置不滿足要求或運行方式不合理等原因引起的高損情況，實際工作中應(yīng)根據(jù)高損的判定結(jié)果，開展臺區(qū)分析，確定不滿足《指導(dǎo)原則》的具體原因，從而指導(dǎo)實際的建設(shè)改造工作。

6 結(jié)語

目前，多數(shù)地區(qū)尚無明確且兼顧運行電網(wǎng)安全性和可靠性的臺區(qū)高損標準，完全采用設(shè)備經(jīng)濟運行模型計算出的高損標準未能考慮運行中更為重要的可靠性問題，而且即使達到高損標準也可能無法滿足建設(shè)改造的必備條件，對實際降損工作指導(dǎo)意義不足。

基于《廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則》確定的低壓臺區(qū)高損標準，一方面為線損管理提供了一個具體的高損參考依據(jù)，另一方面達到高損標準的低壓臺區(qū)必定存在不滿足《指導(dǎo)原則》的因素，造成低壓臺區(qū)高損的原因主要包括：臺區(qū)供電半徑過長、線徑過小、功率因數(shù)過低、負荷分布不合理等。通過數(shù)據(jù)分析，確定引起高損的具體設(shè)備和原因，以此開展相應(yīng)的運行方式調(diào)整或者建設(shè)改造工作，有利于實現(xiàn)高損低壓臺區(qū)的技術(shù)高損降損目標。