低壓臺區線損分析及降損技術措施研究

國網冀北電力有限公司國網灤南縣供電公司 張亞麗

線損是低壓臺區較為常見也是對電網運行安全影響較大的問題，結合以往低壓臺區存在的線損情況，發現由于線損導致的電量損失占據供電企業總電量損失的一半以上。在當前市場對電能需求供應逐漸提高的情況下，變電站建設數量不斷提高，需要加強對于線損情況的關注，及時合理地降損技術措施，才能夠在保障電網運行安全的同時，提升電網運行和變電站建設的收益情況。

1 線損計算理論與電網線損的理論計算

1.1 線損計算理論

線損主要是指電能傳輸過程中產生的電能消耗和損失情況，對線損大小進行計算，需要采集電網運行中的輸變電、配電設備參數，以及實測的運行數據信息，基于相應的計算公式來進行計算：

通常情況下，對于某一地區電網理論線損電力的計算，應包括0.4kV 及以下低壓網的電能損耗、10kV 配電網的電能損耗、35kV 及以上電力網的電能損耗，以及其他元器件損耗四個部分，為四個部分線損電量的總和。

1.2 35kV 及以上電力網線線損理論計算

在電網運行中，35kV 及以上的電力網線較為常見，通常包括架空線路、電纜線路、雙繞組變壓器，以及三繞組變壓器四個部分。對于這一部分電網線損的計算，主要應用均方根電流法來實現[1]。

具體而言，在實際計算中，首先需要對架空線路的電能損耗進行計算。在設定R為電力網元件電阻，Iif為運行時間內的均方根電流，T為線路運行時間之后，可以基于以下公式來對電能損耗情況進行計算：

考慮到實際的電網運行中，周圍空氣溫度及負荷電流變化都會導致電阻變化，在計算中應修正電阻后再進行線損情況的計算。

對于雙繞組及三繞組變壓器損耗情況的計算，則應基于以下公式：

在式（3）中，P0代表變壓器空載損耗功率，T代表變壓器運行小時數，Uf代表變壓器的分接頭電壓，Uave代表平均電壓。

1.3 10kV 配電網線損理論計算

10kV 配電網是電網運行的重要組成部分，對于10kV 配電網的線損理論計算，應注重考慮配電網本身具有的支線多、電氣元件多等特點，應用基于配變容量的等值電阻法進行計算。

具體而言，對于配電網線損的計算，應基于圖1中的原理，將RLdz配線等值電阻及RTdz配變等值電阻值相加，讓配電網的總均方根電流流過等值電阻所產生的損耗與相加的和相等。在這一情況下，可以基于以下公式，計算得到整個10kV 配電網的電能損耗：

圖1 10kV 配電網等值電阻原理

在式（4）中，P0i為第i臺配變的空損，m為全網配變樹木；Iif為10kV 配電網首端總均方根電流，T為10kV 配電網運行時間。

2 低壓臺區線損計算

2.1 低壓臺區線損情況

對低壓臺區而言，臺區配網主干線的線徑及長度會對線損理論計算情況產生直接的影響。而考慮到實際的低壓臺區現場線路大多較為復雜，出線的線路長度所占比例未必是所有出線線徑中最大的，對于線損情況的判斷分析，應由相關人員結合以往的工作經驗來實現。在進行線損理論計算時，應收集低壓臺區的首末端電壓情況，在考慮電壓本身波動性特點的前提下，保證反應臺區理論計算的真實性[2]。

為便于對低壓臺區線損情況進行計算分析，本文在研究中選擇某低壓臺區為主要研究對象。某低壓臺區由35kV 變電站和10kV 變電站供電，以住宅用電為主，用電戶共154戶，電度表172只。其中，三相四線用電主要由三個單相電能表組成。該臺區的配電容量為160kVA，供電半徑為1.2km，有功電量為43.3254MWh，無功電量為5.0633MVarh，首端電流為0.185kA，首端電壓為0.396kV，末端電壓為0.36V。

表1 低壓臺區電網損失數據

2.2 低壓臺區線損計算

受到低壓臺區供電方式、負荷情況，以及低壓沿線負荷分布缺少規律等因素的影響，對低壓臺區的線損計算存在一定難度。為提高低壓臺區線損計算的精度效果，主要選擇應用電壓損失法來進行計算[3]。

電壓損失法強調在負荷高峰器件，通過測量電網送端電壓及末端電壓的方式，基于首端平均功率因素，可以計算得到臺區的電壓損耗值：

在式（5）中，U1代表低壓臺網從公用配電變壓器出口的線電壓；U2代表與送端電氣距離最遠處的線電壓。

在此基礎上，還需要由0.4kV 低壓網主要導線大小決定的系數來對配網線損率進行計算：

其中，KP代表導線系數；ψ代表功率因數角，代表導線電抗與電阻之比。

基于低壓臺區的理論計算要求，將低壓臺區的以上數據代入公式中，可以計算得到表1的電網線損情況。

在對該臺區的線損情況進行分析之后發現，在臺區所在城市總體配網線損為8896.99MWh 的情況下，發現低壓臺區網線損電量為2963.79MWh，占總損電量的比重為33.31%。在此基礎上，基于電壓等級的不同，從分壓設備損耗電量的角度，進一步對低壓臺區線損的情況進行分析，發現低壓臺區分壓設備的線路損耗電量為2713.9MWh，線路損耗占比為91.6%，表計損耗電量為249.883MWh，表計損耗占比為8.4%。

3 低壓臺區降損技術措施分析

3.1 應用降損技術

結合低壓臺區電網的實際運行情況，發現臺區多數變壓器雖然處于經濟運行的狀態，但由于配網線路造成的損失較大，導致線路降損潛力也比較大。基于此，需要通過加強設備管理及促進電網升級改造的方式，減少電網運行中的損耗。

具體而言，在實際計算中，一是應注重對殘舊線路進行改造。在分析殘舊線路之后，選擇合適配電線路的導線界面及路徑，通過改造，讓公用配變位置能夠逐漸趨向負荷中心，以縮短供電半徑的方式來達到降低線路損耗的目的。同時，也可以通過更換節能型變壓器的方式，達到降低配變損耗的目的[4]。

二是從電網運行管理的角度來看，要達到降低線損的目的，還可以通過調整電網運行方式和檢修計劃來實現。調整電網運行方式，主要是指可以通過分區和就地平衡的方式，及時基于電網運行中存在的問題來采取相應的解決措施，在對電網進行改造的過程中，盡可能避免出現多電壓等級變換的情況，影響電能輸送的效果。優化檢修計劃，主要是指基于電網運行的實際情況，提前制定好電網調整的相關方案，提升供電的安全可靠性。

三是基于技術降損的原理，應在日常的配電管理和維護中不定期開展負荷測試，通過合理調配三相負荷的方式，對低壓線路的負荷進行調整。在臺區應通過加裝低壓補償電容器的方式，通過提高功率因素來達到改善電壓質量的目的。

在電網功率因素較低的情況下，證實電網運行中產生的無效電流偏大，容易導致線路電流受到影響而增大，增加電流損失。基于此，技術設備部門可以在結合地區配網運行情況的基礎上，深入研究各級電網的功率因數，通過綜合論證分析來確定各級電網的經濟功率因數水平。

3.2 加強線損管理

加強線損管理則應更多從配網管理的角度考慮。第一，應做好計量管理，以保障計量準確性為主要目標，基于供電方案和計劃中對于計量點及計量方式的確定標準和要求，做好業擴計量方案的設計。在此基礎上，要求相關人員能夠嚴格遵循相應的要求，確保低壓計量裝置安裝的準確性，并做好首檢和驗收的工作。第二，加強線損管理，應注重提升線損管理的自動化水平。加快負控終端和配變終端的全覆蓋建設，提升電量自動抄表率，加快低壓集抄建設，基于全無線方案的要求，可以通過470～510MHz 無線電波構建通信網絡的方式，實現集中器與電能表之間微功率無線通信（如圖2所示）。

圖2 全無線方案

基于這一前提，如果低壓臺區的線損自動化覆蓋率能夠達到100%，則可以直接應用計量自動化系統來對臺區線損情況進行遠程監控，以便能夠及時發現供電現場存在的違章用電、計量裝置異常等情況，從而減少配網電量損失。

3.3 降損技術措施的應用結果

結合某低壓臺區的實際情況，發現該地區線損較高，主要受到以下幾個方面的影響：臺區供電線徑為BLV-120mm 線、BLV-70mm 線、BLV-25mm 線，巷線主要線徑為BLV-16mm、BLV-10mm 線；臺區供電范圍較廣，從變壓器出現到用戶端共架設有20根低壓電桿，且線路末端有一普通工業用戶，在臺區總用電量中占據著較大的比例；該臺區B 相存在聚相現象，在用電高峰時段，臺區末端供電電壓較低，容易影響臺區供電質量。結合該區配網運行的實際情況，還發現由于配網用電時產生的負荷較大，該配網的變壓器存在重載運行的情況，也會加大配網線損。

基于此，該臺區將主配網線路改造為BLV-240mm 鋁芯線，巷線改造為BLV-120mm 鋁芯線，在更換應用時間較長的電能表的同時，建設低壓集抄，能夠有效提高實際計量的精確度。在臺區末端，通過加裝無功補償的方式提高電壓質量，同時將變壓器容量改造增加到315kV。在對配網進行管理的過程中，該臺區一方面注重通過減少迂回供電的方式來降低損耗，另一方面也注重加強對于配變的運行管理。考慮到臺區現場配電線路數量較多，對線路進行更改具有一定的難度，該區選擇在規劃城市的過程中，通過預留供電走廊的方式來達到改造問題線路的目的，從而降低損耗。結合改造后的數據，發現該低壓臺區的線損率下降到2.5%，每月降低損耗值為4.153MWh。

綜上所述，在低壓臺區應用降損技術，應建立在明確線損計算理論的前提下，結合臺區電網線損的實際情況，采取合適的方法措施。以減少臺區電量損失為主要目的，可以從應用降損技術及加強降損管理措施，減少由于線損問題對供電量和企業經濟成本產生的影響。