海南電網典型降損方案分析及降損空間研究

摘要：為深入貫徹落實國家節能減排戰略目標，完成“十二五”線損率戰略指標，公司加強線損管理，逐年開展線損理論計算工作。本文根據2014年線損理論計算結果，找出重損區域，從規劃線損、技術線損等方面進行分析，提出針對性的降損措施，量化降損空間。本文的研究成果對后續降損實施方案具有重要的指導意義。

關鍵詞：線損理論計算；降損措施；降損空間

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（B）-0000-00

電網電能損耗是電能從發電廠傳輸到客戶過程中，在輸電、變電、配電和營銷各個環節中所產生的電能損耗和損失。線損率是綜合反映電網規劃設計、生產運行、和經營管理水平的主要技術經濟指標，加強線損管理是電網企業一項長期的戰略任務和系統工程[1]。本文通過對2014年各級電網理論計算結果分析，找出線損重災區，提出關鍵降損方案，通過數學建模，計算降損電量，量化降損空間和實施效果。

一、線損理論計算結果

1.邊界條件

1.1代表日選取

選取2014年10月20日為實測代表日，代表日的電網運行方式、潮流分布要求正常，沒有大的停電檢修，各客戶的用電情況正常，代表日的供電量高于全月的平均日供電量。

1.2計算方法

35kV及以上電網采用潮流法，10～20kV電網采用等值電阻法（容量法），0.4kV電網采用電壓損失法[2]。

1.3計算軟件

線損理論計算分析工作采用鄭州大方軟件股份有限公司開發的“大方理論線損計算軟件（V5.0）”軟件完成[3]。

2.計算結果

代表日全省理論線損率6.81%，其中：中調理論線損率1.32%。

表1.1 分壓線損電量構成結果分析表

單位電壓等級供電量損失電量（MWh）線損率（%）銅鐵損比

（MWh）線路變壓器其它合計

銅損鐵損

海南全網57680 3176 261 451 38 3927 6.810.58

直流////////

500kV////////

220kV44416 476 54 82 0 613 1.380.66

110（66）kV47993 387 82 117 20 607 1.260.71

35kV10668 219 35 34 7 294 2.761.03

10（6/20）kV32731 743 90 219 11 1062 3.250.41

380V15778 1350 ///1350 8.56/

備注：表中“其它”包括站用電、電容器、電抗器和調相機等。

由此可見，分壓線損中10kV及以下電網損耗占總損耗的61%，也是各供電局線損主要組成部分，10kV及以下電網線路復雜，配電較多，且受設備水平、管理水平影響較大。因此后續降損工作中加強10kV及以下電網人力、物力投入刻不容緩。

分元件損失中可以看出，線路損耗遠大于變壓器損耗，這與負荷小、供電半徑長、電源發展不均衡有直接關系；變壓器鐵損遠大于銅損，這與負荷峰谷差較大，大部分時間配變輕載造成。因此積極引導電源布點方案，減少供電半徑，采用低損耗配變是后續降損工作中的重要方向。

二、降損方案分析

1.減少供電半徑與降損措施研究

1.1 數學建模

規定需要預測的年份為決策年。比較線路平均供電變徑變化時損耗電量的變化，數學模型建立如下[4]：

對于某一電壓等級，其第i條線路的線路損耗計算公式：

（1.1）

假設前提

（1）假設電壓不變，取額定電壓。

（2）假設每條線路的功率因數一致，取平均功率因數 。

（3）假設每條線路的負荷波動一致，取形狀系數為 。其中

（1.2）

（4）假設每條線路的型號一致，單位長度線路電阻率r相同。即

。

（5）線路損耗的統計時間T。

那么線路損耗電量為：

（1.3）

其中： 為第i條線路的線路長度。 為第i條線路的供電量， 。

（1）假設線路長度相同，負荷分布均勻，即

其中，線路平均長度為 、平均供電量為 ，則可得：

（1.4）

（2）若考慮實際情況下，線路長度不同，負荷分布也不均勻，令 ，代入（1.4）式得

（1.5）

令分布系數 ，當線路負荷分布均勻時 。令 ，其中T為常數。則

（1.6）

由式（1.6）得出，在線損統計時間T內，線路的損耗電量與線路的平均長度 成正比，與線路的平均供電量的平方 成正比，與功率因數的平方 成反比。

2.2 定量分析

根據2014年220kV線損理論計算可知，代表日當天輸入電量為44416MWh，線路損耗為476MWh，66條220kV線路平均線路長度為37.06km，若線路平均供電半徑減少為原來的95%，那么在輸入電量不變的情況下，線損損耗將減少23.8MWh。同理110kV線路損耗減少19.35MVh，35kV線路損耗減少10.95MVh，10kV線路損耗減少37.15MVh，代表日共計減少線路損耗91.25MVh。代表日綜合線損率降低0.16個百分點。

2.3 降損措施

（1）目前省網仍以220kV電網作為骨干網架，負荷主要集中在北部，而規劃大電廠均在西部，將造成西電長距離北送，西部斷面潮流加重，線損率升高。因此推進500kV網架結構，優化潮流分布，降低220kV線路供電半徑，對主網降損具有重要意義。

（2）加強電網規劃降損，合理各電壓等級變電站布點，優先考慮區域負荷情況及線路供電半徑，通過嚴控各電壓等級供電半徑有利于降低線路損耗，同時提高電能質量。

2.提高末端電壓與降損措施研究

2.1 數學建模

對于0.4kV低壓線路，抽樣測量該網送端電壓 和末端電壓 ，首端平均功率因數 ，得到抽樣的電壓降[5]：

（2.1）

通過一個由低壓網主要導線大小決定的系數 ，估算該網的線損率：

（2.2）

其中：

（2.3）

式中：x/R——導線電抗與電阻之比

——電流與電壓間的相角差，即功率因數角

設T時段內有功電能讀數為E和無功電能讀數為Q，則：

（2.4）

根據低壓網主要導線大小，查表可知x/R，代入式中可得到 ，并計算出 。于是低壓網絡電能損耗為：

（MWh）（2.5）

式中： ——網內單相表個數

——網內三相表個數

2.2定量分析

以10kV青瀾市區線文能村變壓器為例，首段電壓0.4kV，末端電壓0.3kV，有功283kW，無功111kvar，利用電壓損失法計算得代表日損耗67.22kWh；如果末端電壓提高17%，達到0.35kV，則代表日當天該臺區損耗下降至33.61kWh，節約電量33.61 kWh，節約50%電量。因此，提高末端電壓可以起到大幅降低低壓損耗的目的。

海南電網代表日0.4kV損耗共1350MWh，占總損耗的34.4%，是線損重中之重，主要原因是低壓線路過長、末端電壓較低造成的，如果每個臺區末端電壓提高10%，則低壓線損將減少約101.25MWh，。代表日綜合線損率降低0.18個百分點。

2.3 降損措施

（1）要求優先采用新增變壓器布點，縮短低壓供電半徑的方案解決原臺區重過載問題，嚴控原地增容。

（2）新增臺區后要求重新優化低壓網架結構，以就近供電為原則，合理劃分供電區域，避免迂回供電，進一步縮短低壓供電半徑。

（3）要求嚴格執行臺區標準設計，合理選擇導線截面，避免線路卡脖子問題。

（4）加強無功管理，配齊臺區無功補償裝置。

3.采用非晶合金變壓器與降損措施研究

3.1定量分析

結合線損理論計算結果，10kV配電變壓器總損耗309MWh，空載損耗219MWh，負載損耗90MWh，空載損耗占總損耗的71%。非晶合金變壓器的特點是它比普通的鐵芯變壓器的空載損耗低80%左右，在負荷較低或波動較大的農村區域節能效果較理想 [6]。

因此，如若以代表日數據為基礎，若將非晶合金變壓器覆蓋至70%，平均空載損耗降低65%，則可節約電量99.6MWh。代表日綜合線損率降低0.17個百分點。

3.2降損措施

由于全省鄉村較多，居民分散，平時鄉村用電負荷較小，但耕種時期和逢年過節時期負荷又會成倍上升，因此部分配變平時負載率較低，空載損耗較高。繼續加強非晶合金變壓器的采購力度，逐步淘汰S7、S8、S9高損耗配電是今后工作重點[33]。

三、結論

海南電網線損重災區主要集中10kV及以上導線損耗、0.4kV低壓損耗、配變空載損耗。通過減少供電半徑、提高低壓末端電壓、推廣非晶合金配電變壓器，可以有效降低全網技術線損，預計可降低0.51個百分點。因此，加強規劃，嚴控供電半徑；加大農網投入，積極采用低損耗設備是公司下一步技術降損主要手段。

參考文件

[1] 南方電網.海南電網“十二五”節能減排規劃，2012年4月1日

[2] 南方電網.線損理論計算技術標準.Q/CSG 1 1301-2008

[3] 林海. 配電網線損理論計算接口軟件開發與應用[D]. 華南理工大學， 2010.

[4] 田野. 分析低壓配電線路供電半徑過大對線損率的影響[J]. 消費電子， 2014， 第16期：77-77.

[5] 袁榮鑄. 低壓線路電壓損失的簡易計算法[J]. 大眾用電， 1999， 02期（2）：16-16.

[6] 劉雪麗. 非晶合金配電變壓器節能潛力分析[J]. 農村電氣化， 2013.