含小水電配電網線損問題研究

曹文思 韓明軍 范曉東 吳新寧

(1.華北水利水電大學，河南 鄭州 450011；2.欒川縣電業局，河南 欒川 471500)

0 引言

隨著能源問題和環境問題的日益突出，可再生能源利用逐漸得到國家重視，并已成為我國的重點發展戰略之一。包括小水電在內的分布式發電具有投資小、清潔環保、占地小、供電可靠和發電方式可以對未來大電網提供有力補充和有效支撐，是未來電力系統的重要發展趨勢之一[1-2]。

我國配電網復雜，小水電站并網運行，導致豐水并網與枯水停發時潮流分布差異很大，而網絡結線和運行方式調整不盡合理，且小水電在豐水期往往存在著無功欠發，或在輕負荷時采取多發無功的方式來滿足功率因數考核要求等原因，致使10kV配網線路電壓不穩及線損高的問題增加，嚴重影響電網的經濟運行[3-4]。

本文結合配電網實際情況，主要以傳統配電網理論線損計算方法為主，為提高計算精度，對傳統的等值電阻法進行改進，獲得最佳計算方法。本文基于改進等值電阻法給出10kV配電網理論線損計算算法。

1 改進等值電阻法的損耗計算方法

取配電線路上各節點月有功電量和無功電量，則電能損耗計算公式為：

式中：△A為電能損耗(kWh)；T為計算時段(h)，取月小時數；AP.i為第i段線路上時間T內的有功電量 (kWh)；AQ.i為第i段線路上時間T內無功電量(kvarh)；Ri第 i段線路導線電阻(Ω)；Ui為對應于 AP.i、AQ.i處的電壓(kV)；n為該條線路導線的總段數。取配電線路月出口有功電量和無功電量，可以寫成如下計算公式：

式中：AP為月線路首端的總有功電量 (kWh)；AQ為月線路首端的總無功電量（kvarh）；U 為母線平均電壓（kV）；T 為計算時段（h），取月小時數；Rel為線路等值電阻（Ω）。

配電線路等值電阻計算公式如下：

上式簡化如下：

用類似方法，可以求出一條配電線路上的配電變壓器等值電阻，計算公式如下：

式中：Ret為配電變壓等值電阻（Ω）；UN為配電變壓器高壓側額定電壓（kV）；△Pki為第i臺配電變壓器額定短路功率損耗（kW）；SN.i為第i臺配電變壓器額定容量（kVA）；AP.i為第i臺配電變壓器的月有功電量（kWh）；AQ.i為第i臺配電變壓器的月無功電量（kvarh）；m為線路上配電變壓器數量。對于式上面兩式用來電網規劃設計或配電線路理論線損預測時，需要進行負荷和電量預測，然后應用。配電線路總的等值電阻Req計算公式如下：

配電線路電能損耗計算公式如下：

式中：△A 為電能損耗（kWh）；T 為計算時段（h）；△P0.i第 i臺配電變壓器空在損耗（kW）；m為配電變壓器臺數；Upj為平均電壓（kV）；K為配電線路負荷曲線現狀系數。配電線路月損耗電量△Ay及線損率△A%如下：

對于配電變壓器低壓側只裝設有功電度表情況，需要測量低壓側功率因數，計算無功電量。K為負荷曲線形狀系數。根據線路首端的負荷曲線及月有功電量確定首端負荷曲線的特征系數及負荷曲線形狀系數，如下，最小負荷率β：

式中：Imin為月首端最小電量（A）；Imax為月首端最大電量（A）；Pmin為月首端最小有功功率（kW）；Pmax為月首端最大有功功率（kW）。負荷率f：

當 f≥0.5 時，計算 K2：

當 f＜0.5 時，計算 K2：

式中：f為月負荷率；β為月最小負荷率。

2 配電網降損措施

在搞好線損管理的基礎上，采取行之有效的技術措施是降低電力網電能損耗的重要途徑，供電企業從實際情況出發，要認真搞好電網規劃建設、調整網絡布局、電網升壓改造、簡化電壓等級合理調整運行電壓、縮短供電半徑、減少迂回供電，換粗導線截面、更換高能耗變壓器、增加無功補償容量等。

2.1 電網升壓改造

電網升壓改造是指在用電負荷增長，造成線路輸送容量不夠或者能耗過大，以及為了簡化電壓等級所采取的技術措施。電網升壓后負載損耗降低百分率如下表。

表1 電網升壓后負載損耗降低百分數

2.2 合理調整運行電壓

合理調整運行電壓指通過調整發電機端電壓和變壓器分接頭，在母線上投切電容器及調相機調壓等手段，在保證電壓質量的基礎上適度地調整。電力網輸、變、配電設備地的有功損耗（△P）與運行電壓（U）的平方成反比關系，所以合理調整運行電壓可以達到降損節電的效果。

2.3 更換導線截面

在輸送負荷不變的情況下，更換導線截面，減少線路電阻可以達到降損節電的效果。

換線前的功率損耗：

換線后的功率損耗：

式中：R1為換線前的導線電阻，Ω；R2為換線后的導線電阻,Ω。

換線后降低損耗百分率按下式計算：

其他的方法還有線路經濟運行、變壓器經濟運行、增加無功補償、搞好線損管理。

3 結論

通過以上分析，線損率是綜合反映電力網規劃設計、生產運行和經營管理水平的主要經濟技術指標。降低線損率，可以減少電能傳輸能耗，提高電力供應能力，增加供電企業經濟效益。本文主要采用改進等值電阻法進行配電網線損計算，目的是為了降低配電網電能損耗、加強電網的經濟運行。

改進等值電阻法在繼承等值電阻法優點的基礎上，改變利用配電線路上的配電變壓器額定容量計算配電線路和配電變壓器等值電阻，采用配電線路首端電量和配電線路上的配電變壓器電量及配電變壓器額定容量來計算配電線路和配電變壓器等值電阻方法，提高了等值電阻計算精度，并結合平均電流法計算月理論電能損耗，提高理論線損計算精度。改進后的配電線路和配電變壓器等值電阻計算方法需要的計算數據豐富、全面，容易收集，計算簡單容易，計算結果準確度較高，而且更加符合實際，計算結果更加真實、準確，更能滿足供電企業實際工作需要。

同時給出了降低線損的具體措施，對提高供電企業的經營管理水平和經濟效益具有明顯的理論和現實意義。

［1］廖學琦.農網線損計算分析與降損措施[M].中國水利水電出版社.2003.

［2］羅毅芳，等.電網線損理論計算與分析系統的研制[J].中國電力，1997，30（09）：37-39.

［3］秦臘梅.電力網電力線損管理[J].農村電氣化，2004，2：29-30.

［4］章艷萍.管理線損的分析與控制[J].云南電業，2007（04）：34-35.