論配電網(wǎng)降損節(jié)能的幾個(gè)關(guān)鍵措施

王麗娜 （天津泰達(dá)電力公司 天津300456）

論配電網(wǎng)降損節(jié)能的幾個(gè)關(guān)鍵措施

王麗娜 （天津泰達(dá)電力公司 天津300456）

電網(wǎng)的線損是造成電網(wǎng)電能損耗的重要因素之一。降低線損是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)多供少損，節(jié)能降耗的重要手段，也是降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要措施之一。對(duì)配電網(wǎng)線損按性質(zhì)進(jìn)行了分類，并從規(guī)劃設(shè)計(jì)、需求側(cè)管理及運(yùn)營(yíng)管理的角度闡述了配電網(wǎng)降損節(jié)能的關(guān)鍵措施。

電氣工程 配電網(wǎng) 降低線變損 措施

0 引言

自2006年以來，我國(guó)將節(jié)能減排列入國(guó)家重大戰(zhàn)略之一，開創(chuàng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新模式。電網(wǎng)的線損是造成電網(wǎng)電能損耗的重要因素之一。降低線損是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)多供少損，節(jié)能降耗的重要手段，也是降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要措施之一。線損率是衡量線損量的指標(biāo)，綜合反映和體現(xiàn)了電力企業(yè)對(duì)電網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、電網(wǎng)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理的水平，是電力企業(yè)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

電力系統(tǒng)的整體線損是指電能自產(chǎn)生至被終端用戶消耗過程中，在電網(wǎng)上發(fā)生的消耗和損失。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的一部分，其線損率可以通過下式計(jì)算：

線損率=線損/供電量×100%

=（供電量-售電量）/供電量×100%

電網(wǎng)的線損可以分為3個(gè)部分：固定損耗、可變損耗和管理損耗。固定損耗是指變壓器的無功功率損耗，即鐵損，由變壓器的鐵芯及結(jié)構(gòu)決定，與負(fù)荷大小無關(guān)，在電網(wǎng)中是固定的?？勺儞p耗包括變壓器的有功功率損耗（即銅損）和送電線路上的電能損耗，隨著負(fù)荷的變化而變化。管理損耗包括抄表偏差、計(jì)量表計(jì)不準(zhǔn)不全、偷電竊電等管理因素導(dǎo)致的損耗。前兩種損耗可以通過電網(wǎng)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)、需求側(cè)管理等方法降低，最后一種損耗需要通過完善電力企業(yè)管理制度、優(yōu)化企業(yè)運(yùn)作經(jīng)營(yíng)流程的手段降低。

1 電網(wǎng)合理規(guī)劃設(shè)計(jì)是降低電網(wǎng)線損的基礎(chǔ)

電網(wǎng)是由送電線路、變壓器等各種電力元件組成的實(shí)體，是配電網(wǎng)供電的基礎(chǔ)。因此，通過對(duì)電網(wǎng)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，降低電網(wǎng)固定線損和可變線損是降低電網(wǎng)線損的直接途徑。

1.1 降低固定線損

1.1.1 選擇新型節(jié)能型變壓器 變壓器的無功功率損耗主要是由勵(lì)磁電流形成的損耗。在變壓器容量一定的情況下，應(yīng)選用節(jié)能型變壓器，降低勵(lì)磁電流在鐵芯疊片中的電能損耗。

目前的節(jié)能型變壓器包括S9、S10、S11以及非晶合金系列。其中，非晶合金變壓器比傳統(tǒng)疊鐵芯變壓器的固定損耗降低了約30%。電力企業(yè)應(yīng)逐步淘汰S7系列高耗能變壓器，推廣應(yīng)用新型節(jié)能變壓器。

1.1.2 合理選擇變壓器容量及臺(tái)數(shù) 變壓器無功功率損耗為：

其中：ΔQ——變壓器的無功功率損耗；

Q0——空載損耗；

β——變壓器負(fù)載率；

Qk——變壓器額定負(fù)載時(shí)的無功功率；

I0——空載電流百分率；

UK——變壓器阻抗電壓；

SN——變壓器額定容量。

由此可見，在其他變量一定的情況下，變壓器的無功功率損耗與變壓器額定容量成正比。在滿足負(fù)荷要求的前提下，適度選擇單臺(tái)變壓器的容量及臺(tái)數(shù)，能夠在一定程度上降低電網(wǎng)的固定線損。

1.2 降低可變損耗

1.2.1 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 變壓器的有功功率損耗隨負(fù)載變化，公式為：

其中：ΔP——變壓器的有功功率損耗；

P0——變壓器空載損耗；

β——變壓器負(fù)載率；

Pk——變壓器短路損耗。

變壓器的有功功率損失率DP%=DP/P1=DP/（DP+βSNcosф2）×100%。通過對(duì)ΔP%求一階導(dǎo)數(shù)，可知當(dāng)P0=Pk，即變壓器鐵損與銅損相等時(shí)，變壓器的有功功率損失率最小，電能在變壓器中的損耗最小。由于一般變壓器的P0/Pk=1/4～1/3，所以變壓器最低損失率大致發(fā)生在變壓器負(fù)載率為0.5～0.6時(shí)。

1.2.2 合理選擇送電線路導(dǎo)線的種類、截面 配電網(wǎng)的送電線路存在電阻，當(dāng)電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，消耗電能。消耗的電能與線路電阻成正比，送電線路的阻值越大，電能的損失就越大。因此，應(yīng)當(dāng)按照線路的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要求，以及經(jīng)濟(jì)電流密度，合理選擇送電線路的導(dǎo)線種類和截面，達(dá)到既能夠滿足線路架設(shè)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，又能盡量減小線路阻值對(duì)電能消耗的目的。

1.2.3 優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，減少變壓級(jí)數(shù) 對(duì)于110 kV等級(jí)以下的配電網(wǎng)來說，線路直接為在地理上分散的各用戶供電，其線路數(shù)目多，是電網(wǎng)中消耗電能最多的部分。

在負(fù)載一定時(shí)，提高線路電壓，通過線路的電流就會(huì)減少。而線路消耗的電能與通過的電流的平方成正比。因此，電流減少一點(diǎn)，就能夠更大幅度地降低線路消耗的電能。

電力企業(yè)應(yīng)減少變壓級(jí)數(shù)，避免重復(fù)變壓，提高線路電壓。降低的線損率，其中UN1為原電壓，UN2是提高后的電壓。

此外，應(yīng)使配電所盡量處于負(fù)荷中心，縮短供電半徑，減少迂回供電，不出現(xiàn)過長(zhǎng)的供電線路。在負(fù)荷密度高，供電范圍大時(shí)，優(yōu)先考慮兩點(diǎn)或多點(diǎn)電源布置。因?yàn)榫€路電抗的存在，會(huì)消耗線路的無功功率，進(jìn)而使長(zhǎng)線路的末端電壓比首端電壓有一定程度的降低，末端電流增加，從而線損增加幅度較大。此外，供電的電能質(zhì)量也有所降低。

多采用環(huán)形供電，減少單端輻射式供電方式。電網(wǎng)環(huán)形供電與單端輻射供電方式相比，減少了所需線路長(zhǎng)度，從而降低了線路上電能的損耗。

2 加強(qiáng)需求側(cè)管理是降低電網(wǎng)線損的有效途徑

電網(wǎng)的需求側(cè)管理是指通過采取有效措施，引導(dǎo)電力用戶優(yōu)化用電方式，提高終端用電效率，優(yōu)化資源配置，改善和保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)最小成本電力服務(wù)所進(jìn)行的用電管理活動(dòng)。做好需求側(cè)管理，對(duì)實(shí)施有序用電、提高能效、緩解電力供需矛盾能夠發(fā)揮積極作用。

2.1 削峰填谷、錯(cuò)峰用電

推行消減峰荷，移峰填谷，減少日負(fù)荷曲線波動(dòng)，是降低線損的重要途徑（見圖1）。

由于ΔP是S的二次遞增函數(shù)，f（SH'）-f（SH）>f（SB'）-f（SB），即：ΔΔPH>ΔΔPB。由于 S 正比 β，所以隨著負(fù)荷的增加，負(fù)荷越大時(shí)，每增加相同幅度的負(fù)荷，消耗的有功功率就越多。因此，負(fù)荷曲線越平穩(wěn)，線路消耗的有功功率越少。同樣的方法還適用于變壓器無功功率消耗的分析，結(jié)論也相同。由于變壓器的感抗很大，負(fù)荷平穩(wěn)能夠減少大量無功功率消耗，對(duì)節(jié)約電能的有重要意義。

實(shí)施分時(shí)電價(jià)、季節(jié)性電價(jià)是削峰填谷的重要措施之一。通過調(diào)整電價(jià)，提高負(fù)荷高峰時(shí)段的電價(jià)，降低負(fù)荷低谷時(shí)段的電價(jià)，可以促使部分用戶相應(yīng)調(diào)整用電時(shí)間，避開系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)段。此外，削峰填谷還可以充分利用供電設(shè)備能力，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，提高電能的社會(huì)效益。

2.2 平衡三相負(fù)荷

在電力終端，除三相對(duì)稱負(fù)荷之外，無可避免地會(huì)有兩相負(fù)荷和單相負(fù)荷接入系統(tǒng)。這些負(fù)荷大小不同，接入系統(tǒng)之后，往往破壞了電力系統(tǒng)負(fù)荷的三相平衡。三相不平衡會(huì)增加線路、變壓器以及系統(tǒng)中性線上的損耗，同時(shí)也威脅到變壓器的安全運(yùn)行。因此，在用戶側(cè)應(yīng)要求用戶單相及兩相用電設(shè)備的負(fù)荷均勻接入電網(wǎng)，力爭(zhēng)保證電網(wǎng)的三相平衡。

2.3 提高電網(wǎng)的功率因數(shù)

通過電網(wǎng)的電流由有功分量和無功分量組成。提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，就是降低通過送電線路和配電變壓器的電流無功分量，進(jìn)而減小電壓降，提高線路末端電壓，起到減少電能損耗的作用。

當(dāng)輸送的電能一定，功率因數(shù)低的電能通過送電線路及配電變壓器時(shí)，這些電力元件的感抗將會(huì)增加無功功率的消耗，減少了有功功率，降低了電能效率。在負(fù)荷一定時(shí)，ΔP=（P2R）/（U2cos2ф）×103。提高功率因數(shù)cosф，就能夠降低電網(wǎng)的有功功率損耗。降低的線損率 ΔP%=[1-（cos2ф1/cos2ф2）]×100%。

提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，可以合理選擇電力設(shè)備，合理安排工藝流程，及時(shí)停用空載設(shè)備等。除此之外，采取無功功率的人工補(bǔ)償也是提高電網(wǎng)功率因數(shù)的常用手段。無功補(bǔ)償應(yīng)按照“統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡”的原則。其中，在需求側(cè)進(jìn)行無功功率的就地補(bǔ)償，是提高電網(wǎng)功率因數(shù)最有效的措施之一。

3 管理措施是降低電網(wǎng)線損的保障

3.1 加強(qiáng)電網(wǎng)線損理論計(jì)算與分析

要降低線損，首先要掌握線損率及其分布情況，才能夠有針對(duì)性地采取相應(yīng)辦法，以達(dá)到有效降損的目的。通過對(duì)線損的理論計(jì)算，并將理論線損與實(shí)際線損進(jìn)行比較，可以較詳細(xì)地了解電網(wǎng)的潮流分布和變化情況，找出電網(wǎng)存在的問題，及時(shí)調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，使其處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。如果理論線損過高，說明電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局不合理，電網(wǎng)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；如果實(shí)際線損過高，說明電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)管理出現(xiàn)問題。

3.2 加強(qiáng)營(yíng)銷管理

電力營(yíng)銷部門應(yīng)盡量避免抄表工作中出現(xiàn)的估抄、漏抄、錯(cuò)抄現(xiàn)象，避免電量、電費(fèi)的核算差錯(cuò)，減少人為因素引起的線損增加。對(duì)計(jì)量表加強(qiáng)周期性檢查、校對(duì)、輪換，淘汰老舊表，提高計(jì)量準(zhǔn)確度。加強(qiáng)用電檢查工作，采用防竊電電能表等設(shè)備，防止竊電現(xiàn)象。對(duì)發(fā)現(xiàn)的違章、竊電用戶，堅(jiān)決依據(jù)相關(guān)法規(guī)予以查辦。

4 結(jié)論

降損節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行線損分析之后，通過一系列技術(shù)措施和管理措施，有針對(duì)性地解決實(shí)際出現(xiàn)的問題。降低電網(wǎng)線損也是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期進(jìn)行的工作。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，降損措施也要有相應(yīng)地變化?？傊?，只有對(duì)電網(wǎng)線損進(jìn)行細(xì)致分析和科學(xué)管理，才能夠取得線損管理的最佳成效。■

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2012-05-09