淺談如何降低線損的方法和措施

【摘要】本文從降低電網線損的角度展開論述，從線損的類型、產生線損的成因等進行了分析。在此基礎上，探討了通過電網重構的方式來尋找電網最小線損的運行方式，該方式對于降低線損的理論研究可進一步深化。此外，還概括了當前實踐基礎上證明可行的降低線損的有效措施，可為電網控制線損提供參考。

【關鍵詞】電網；電網重構；線損；措施

1.概述

線損是指電能在電網傳輸中所產生的有功損失、無功損失和電壓損失，狹義上一般把有功損失稱為線損。在電力企業的分類方法中，主要將線損分按其損耗特點和損耗的性質兩大類。

其中，按照損耗特點來分，可分為固定損耗（如變壓器、互感器、電暈損耗等）和可變損耗（如變壓器繞組中的損耗、線路損耗等）。按損耗性質分，可分為理論線損）可通過理論計算得到的線損）和管理線損。

由上述線損的分類情況可見，線損的本質是電網中的電能損耗。要降低線損，就應當對電網中電能損耗的構成進行必要的分析，找出導致線損的主要成因，才能有針對性的制定措施來降低線損。根據長期的實踐和理論分析，在電網中產生線損的主要成因有以下幾大類：①變壓器中的損耗（主要發生在鐵芯和繞組）；②架空線路和電纜線路電阻的損耗；③電暈損耗；④電抗器所產生的損耗；⑤架空線路絕緣子表面泄露損耗和介質損耗；⑥接線戶電阻中的損耗；⑦互感器、各類電表中的損耗；⑧無功功率補償設備中的有功損耗。以上八類損耗占據了線損的絕大部分比例。有上述統計可見，要降低線損，優化電網結構具有非常重要的意義，在電網的規劃階段通過整體合理布局，對負荷中心、線路布局、供電半徑、導線截面選擇、配電變壓器選型、調節線路電壓控制、功率因素等技術措施的優化和組合配置，能夠有效的降低線損。在后文中，將分類討論降低線損的措施。

2.電網網絡重構的角度降低線損

2.1 電網網絡重構的內涵

從產生線損的成因可見，電網的構成對于線損的產生具有重要影響。因此優化電網結構和相應的運行方式是降低線損的重要手段。通過對電網結構的優化和重構，除了能夠降低損耗，還能提高電網的可靠性。電網網絡重構的本質是在滿足供電需求的前提下，通過對電網中的操作聯絡開關和分段開關的控制來改變原有的電網拓撲結構，實現負荷轉移，從而可以控制電網運行的特定指標。通過電網網絡重構來降低線損的運行方式，是基于電網中現有的大量分段開關和聯絡開關，是以改變網絡中的潮流分布的方式來尋找最優的網絡損耗運行組合。顯然，通過網絡重構能夠形成數量龐大的網絡結構，當選擇電網線損最小為優化目標時，便可從大量的備選網絡結構中選出最優的網絡結構。

2.2 優化目標和約束條件

從降低電網線損的角度出發，電網重構顯然應以降低電網線損作為優化目標，從大量的備選電網結構中選出滿足約束條件的方案。以電網線損最小為目標的目標函數可表示為：

其中，N為電網中的支路集合，ki為支路i的開關邏輯狀態，ri為支路i的電阻，Ii為支路i經過的電流。以上以電網線損最小為目標函數表達式并不復雜，但電網的安全運行是一個非常強的前提條件，因此在進行電網的優化重構時，應當嚴格制定約束條件。筆者認為，至少應滿足以下基本的約束條件，必要時可進一步增加約束條件來確保電網運行的穩定性可靠性。電網網絡重構的約束條件至少應包含：①結構性約束，結構性約束是指在尋找滿足目標函數的最優電網拓撲結構時，應滿足電網結構的輻射狀要求；②電網中各個之路的電流和各節點處的電壓應在正常運行范圍內，不應超過最大電流幅值和電壓上下限；③各支路上的容量約束應滿足條件，即支路上的實際傳輸功率應不超過該支路上的最大允許傳輸功率。

在求解上述目標函數時，應對電網進行網絡層次分析，在此基礎上計算各線路的潮流和線損，從而可計算出特定的某個網絡拓撲結構下的線損。在進行尋優計算時，可通過群體優化算法，如粒子群、遺傳算法等來進行。

3.電力網降低線損的其他措施

上述通過改變電網拓撲結構的方式來尋找最小線損的方式是從整體角度和承認當前各個設備單獨線損率的方法。應當承認，通過這種方法實際上存在著一定的風險性，因為畢竟優化模型中的所考慮的約束條件是否足夠完備值得商榷，而且能否將優化后的網絡結構付諸實施也在一定程度上面臨實踐上的問題。因此接下來本文將探討一些可行的、對整個電網的運行相對較小但仍可降低線損的措施。

3.1 管理措施

線損率是電力企業的一項綜合性技術指標。實踐表明，通過完善管理制度，也能夠在一定程度上控制線損率。主要集中在對電表等計量裝置的管理和配置、配變臺區各路出線漏電保護器的運行維護等方面。

3.2 技術措施

（1）升壓改造降低線損

從物理的角度看，在電網輸送負荷不變的情況下，線損和輸送電壓的平方成反比。升壓前后的電壓之比越大，升壓后所產生的線損降低效果越明顯，升壓后的降低負載損耗百分率如下式所示：

上式中UN1表示升壓前的額定電壓，UN2為升壓后的額定電壓，計算表明，升壓的幅度越大，降低負荷損耗的效果越顯著，對于常見的110kV電網，從110kV升至220kV后負荷損耗降低的百分比可達到75%。

（2）調整運行電壓來降低線損

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。這一調整方式的理論依據是電網中的有功損耗與運行電壓的平方成反比關系，增加或降低運行電壓取決于電網的負載損耗和空載損耗的比率。經驗表明，負載損耗和空載損耗的比率大于1.02時，提高運行電壓有助于降低線損，反之，當該比率效率0.98時，降低運行電壓有助于降低線損。

（3）控制電流密度來降低線損

在電網運行中，利用經濟電流密度來控制線損也是可行的方式。經濟電流密度和導線材料以及最大負荷利用小時數有關，具體計算可參考有關文獻。

（4）增加并行線路來降低線損

通過增加并行線路來降低線損，可以有3種基本的方式，一是通過增加等截面、等距離線路的并列運行、二是通過在原到線上增加一條不等截面導線、三是大導線截面或改變線路遷回供電。

（5）通過變壓器的經濟運行來控制線損

通過變壓器的經濟運行主要是指主變壓器的經濟運行。在制定主變壓器的經濟運行方式時，應考慮主變壓器的類型，以及空載損耗、負載損耗、總額定容量、單臺變壓器的額定容量、單臺變壓器的額定短路損耗等因素。對不同類型的變壓器，其經濟負荷都可以通過公式計算得到，可參考有關文獻。

（6）降低配電變壓器電能損耗

由于配電變壓器的損耗是配電網絡損耗的主要組成部分，因此降低配電變壓器電能損耗是控制線損的有效手段之一。主要可以考慮的措施是選用低損耗的配電變壓器、加裝抵押電容器、合理配置配電變壓器的容量等措施來控制其損耗。

4.結語

降低線損是電網運行中的重要問題之一，值得深入研究和進一步實踐。本文從理論和實踐的角度，分別提出了通過電網重構控制線損，并概括了其他實踐證明有效的降低線損的方法。在后續的研究中，應重視從電網角度控制線損的研究方法，追求在盡量不增加成本的情況下控制線損。

參考文獻

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