電力系統中的輸配電線路的節能降耗分析

肖 晗

（吉林省地方病第一防治研究所，吉林 白城 137000）

輸配電線為電力系統的重要構成，在電力系統運行階段發揮重要作用。伴隨經濟技術的蓬勃發展，各類電器陸續被用于電力系統內，工業生產領域及生活用電量的持續增加，電力系統的供電負荷明顯增加，此時電力系統安全、穩定運營難度相應增加。在節約、環保理念被大力提倡的社會背景下，應加大節能降耗技術的應用力度，能顯著提升電能的利用效率，減少用戶的電費支出，延長輸電線路的使用壽命，創造出更多的社會效益與經濟效益。

1 輸配電線路節能降耗工作的意義

電能沖擊感生成、輸送到廣大用戶實際運用的整個過程中，需要配合應用很多輸配電線路及相應的設備裝置等，以上這些對電能傳輸過程起保障作用的線路、元器件及設備等均有一定電阻，骨折在電能輸送過程中這些電阻一定會消耗掉一些電能。一些電力企業運營實踐中管理不到位及管理疏漏也會導致部分電能損失，在電力行業內將以上這種能耗與損失統一叫作線損，而線損又有技術線損與管理線損兩大類型，前者主要電能傳輸時局部直接損失在傳輸裝置的電能，主要包括和電流平方成正比的配電線路導線和變壓器繞組內的電能損失，業內也將其叫作負載損失；與運行電壓相關聯變壓器損失與電容，電纜絕緣介質出現的損失，電能表線圈自身損耗等失。在電力生產中，可以采用適宜的技術措施減少技術線損。管理線損是在計量的統計管理過程出現的，包括各類型電表的整體誤差；錯誤抄寫，漏抄及計算偏差；電力設備局部漏電；無表用電，竊電等導致的電量損失問題，以上均需配合相應的管理方法去規避與減少。

近些年中，我國人們經濟收入顯著提升，物質生活也有很大改善，日常生產、生活中配置好各種用電設備，這是導致我國的總用電量顯著增加的主要原因，電網運營中承擔的負荷也相應增長。線損是城市配電網運行中的常見問題，在輸配電線路建設中應積極采用節能減耗措施去減少線損問題，有助于減少用戶的電費支出數額，降低企業的運營成本，幫助他們創造出更多的經濟利潤，也能起到節省能源及環保的作用。故而，積極做好輸配線路的節能降耗工作具有很大的現實意義。

2 輸配電線路的節能降耗技術類型

2.1 電氣節能設計

2.1.1 導線材質國外電力領域中應用鋁包鋼芯鋁絞線的時間相對較長，和等同結構的普通鋼芯鋁絞線相比較，鋁包鋼芯鋁絞線有抗腐性能優良、能耗偏低等優勢。鋁層整體包裹鋁絞線的鋼絲，不會和鋁股直接接觸，規避發生電腐蝕問題，進一步強化抗腐能力，延長導線的使用年限，普通鋼芯鋁絞線的內層鋁單絲直接接觸鍍鋅鋼絲，在外部水蒸氣與污物的浸漬作用下以上電勢有差異的兩種金屬會發生點位腐蝕問題，加速鋼芯老化進程。但若從經濟角度分析，當下鋁包鋼芯鋁絞線價格偏高，經濟效益偏差。

2.1.2 節能金具

可以選用鋁介金金具，通常選用非磁性稀土鋁介金材料制造鋁介金懸垂線夾主件，其有自重輕、能耗低、光滑度優、耐腐蝕性強等特征，應用時能創造良好的經濟效益，當下在國內有較廣泛應用，技術成熟度已達到較高層面上[1]。

2.2 環保設計

配電線路設計實踐中應重視環保因素，建設塔位應盡可能避開陡坡及容易出現塌方、沖溝或它類地質災害的地質段，選擇使用桿塔塔位躲避不良塔位，平地泥沼區段選擇時要盡可能躲避低注、河岸及水流容易沖刷到的地形，適當提升基礎主柱的高度，方便將余土就地堆置在塔基基面，減少余土外運。在丘陵區盡量選擇的凸起地形上布置塔位，減少排水溝的挖掘數目與規模，并逐一測量基塔基平面，選用型號適宜的桿塔，配合應用高低柱基礎設施，進而更好的滿足對基礎邊坡穩定性提出的要求，把土方開挖量降到最低。減少擋土墻的布置數目，利用植被綠化代替水泥抹面去處理塔基面，應用相對自然的方法實現對塔基面水土的有效保護。

2.3 諧波抑制

既往有很多研究發現[2]，諧波電流會對輸配電線路裝置造成不同程度的損害，面對以上這個現實問題，研究者已經探查到相應的處理方法，即在變壓器低壓工況下嚴禁安置濾波器。通過分析無源電力濾波和無功補償電容器并聯運轉方式，能發現諧波電流對功率的傳輸及配置過程能形成較強的抑制作用，也能為電力系統運行時提供無功補償，不僅能生成電流，還能較明顯的減少輸配電的損耗功率。

圖1 無源電力濾波和無功補償電容器并聯運行特性

3 輸配電線路節能降耗中常見問題

3.1 電網規劃

電網規劃是輸配電線路節能降耗實踐中的重要環節，確保規劃的合理性、科學性，有助于減少電能的損耗量，但在具體節能過程中電網自身可能存在著一些不足。電網規劃時在主客觀多種因素的作用下，可能造成被規劃的內容不能確保輸配單線路實現預期的節能降耗目標，例如，操作人員能力、素質參差不齊、規劃管理不到位及編制的規劃方案完善性不足等，也可能是電網規劃實踐中應用到的線路自身存在一些不足，未能選用經濟性高及降耗效能大的輸配電線路產品。

3.2 設備選型

輸配電設備基本是由多個部件構成的，各部件均有一定的電阻，電力輸送階段自身會出現不同程度的損耗，在電力行業內這種損耗被統一稱之為線損。電網內用于輸送和調配電能的各類元件產生的損耗主要有變壓器設備引起的損耗，這種損耗屬于可變損耗，直接影響節能降耗效果，故而應做好設備的選型工作，真正實現節能降耗。

實現對變壓器的節能管理。變壓器運行階段產生的電能消耗量在系統總電能消耗量中占比較高，若能應用節能型變壓器則能取得良好的節能降耗成效，具體實踐中，可以把節能降耗相關技術應用在降壓領域中，可以從如下兩方面著手：一是引進使用最新型式的變壓器，現已經證實，非晶合金鐵芯材料的變壓器的節能降耗效力最強，這種變壓器使用時不會消耗掉較多的電能，并且也不會形成較大的噪音；二是實現變壓器運行的經濟化，實質上就是按照變壓器內的電流量去選出適宜的運行方式，借此方式有效調控變壓器電量的載荷，保證電能通過=變壓器時，將=能把電能損耗量降到最低水平。在實踐中也要合理部署變壓器的運行臺數，當前，變壓器并聯運行的很多優勢已經被證實，故而其在國內很多供配電系統及工礦企業內實現了規模化應用。數臺變壓器并聯供電時，應結合實際負荷的大小去科學部署投入

運行的變壓器臺數，借此方式實現變壓器自身損耗的最低。當n臺變壓器型號、容量等同時，可以采用下式計算出實際運行n臺變壓器的下限經濟電流Imin：

上式內，IN、ΔP0、ΔPk分別代表的是變壓器的額定電流、空載損耗及短路損耗。如果實際負荷電流I＞Ie時，應用n臺變壓器運行；當I＜Ie時，采用n-1臺變壓器運行。在這里筆者重點提及的內容是，變壓器低壓側輸出電網，應盡量構建出環形網絡，進而伴隨負荷改變更加方便的進行切換，或者決定最后投入運行的變壓器具體臺數，而且不會干擾各環節所需電力供應狀態。針對呈季節性改變的負荷，可以運營并聯運行的形式去降低電能損耗量，但是針對晝夜波動性較大的負荷，不建議運用如上方法去減少變壓器電能損耗，這主要是因為其會導致需要對變壓器開關頻繁進行操作，增加開關檢修量。

提升變壓器負載的功率因數。變壓器效率會伴隨電力輸出功率、負荷功率因數的改變而作出一定變化。功率因數偏低時，效率也會降低。提升功率因數通常能取得較理想的節能效果，故而在變壓器二次側進行無功功率補償有助于降低變壓器運行過程中的損耗量。并且近些年中也有研究指出，采用無功功率補償的辦法也有助于減少高壓電網的線損，增強變壓器的負載能力以及優化廣大用戶的電壓質量。

3.3 管理方法

在陰雨天中，輸配電線路被雷擊的概率顯著增加。在自然界中，雷電自身具備較大能力及破壞性，一旦發生雷電現象時，雷電波容易對輸配電造成不同程度的破壞，對節能降耗技術應用效果形成不良影響。國內既有電力技術手段還不能完全防控雷電的攻擊，應盡早采用相應的防控方法。當下，城市內不同線路之間的搭接路徑較為混亂，增加了危險事故的發生率，容易導致輸配電線路發生腐蝕問題，會明顯短縮電線的使用壽命。

4 處理方法

4.1 電網規劃

（1）供電企業高層領導應從思想上充分認識到電網規劃合理性與線路節能降耗目標實現之間的關系，整體強化基層作業人員的節能意識，主動應用自動化、負荷監控與在線檢測等先進科技，有針對性的調整電網，不斷提升其完善性，力爭將電網運行時的能源浪費量降到最低，比如使用計算機系統測算、分析輸配電線路的損耗情況，利用調度自動化系統勾畫出主變設備的運行曲線圖，采用適宜方法進行調整，確保其處于最佳運行狀態，這樣主變設備運行時就能創造出更多的經濟效益。

（2）科學選擇使用導線截面，確定符合電力系統安全運行的最小截面導線，但站在長遠角度分析，選用最小截面線路可能不能創造出較高的經濟。假定把最小截面線路增加二級，由線路損耗降低所創造出的收益能抵用增加的投資費用，維持線路運行的經濟性，增加線路截面后能明顯減少線路的損耗量，使無功損耗降到最低。大部分工況下，輸配電線路的使用壽命通常是10年左右，較大的截面線路在10年內通過降低損耗帶來的效益也是十分顯著的。

合理應用架空導線，架空絕緣導線在確保輸配電線路穩定性的基礎上，顯著提升了電能傳輸

效率，其原因主要有三點：一是因為架空絕緣導線被架設在高空，故而不會干擾沿線居民的生活及周邊環境；二是其對地域沒有提出過多的約束條件，顯著提升空間利用效率，也減少了電線桿資源的使用數目，最后減少了電網工程額度建造成本；三是選用了絕緣導線，導線間距非常小，電磁產生的阻力僅是傳統裸導線的三分之一，對電力輸配線路運行過程的電力及電壓均能起到良好的保護作用，降低其損耗或者損失量；四是在輸配電線中應用架空絕緣導線，有助于延長電力線路自身的使用壽命，減少后期維修次數，使輸配電線路運行中取得良好的節能減耗成效。

（3）應用串聯補償技術方法去優化電網，特別適用于遠距離的輸配電線路的電網優化領域中，短縮輸配電線路走廊范疇，減少能耗，提升電能的輸送效率。

4.2 應用新型設備

因為輸配電線路自身應用的材料有一定差別，產生的導磁率也有差別，表1內統計了幾種較常用癲癇材料的相對導磁率[3]。

表1 幾種常見材料的相對導磁率

對于金屬材質的導線，其相對磁導率越高，流經的電流就越大。故而，技術人員在選擇電力線路材料時，低磁導率的新型材料通常是首選，以防因高磁導率而消耗掉較多電能，達到電力節能降耗目標。

4.3 管理措施

（1）在輸配線管理實踐中要鋪筑避需針，這在很大程度上能減少雷電對電線造成額度損害，降低不同線路之間的停電次數，減少維修工作量，全面提升其使用效率。

（2）鋪設禍合地線，地線主要是用于強化避需線和地線之間的連接效果，起到分流作用。

（3）適度簡化桿塔結構，結合墻壁環境去完善布置形式，一方面能減少材料的使用量，另一方面還能美化環境。

5 結束語

電力是人們生產、生活的重要基礎，供電行業發展現狀已經不能較好的滿足社會需求，線路實現降低損耗是輸配電工程建設階段的重中之重，應加大節能降耗技術的應用力度，使供電企業能提供更多資源輔助我國經濟發展，在電力行業內全面實現降低電力損耗，節約能源，保護環境。