農村電網降損節能措施研究

劉偉娜 梁景峰 謝云芳

農村電網降損節能措施研究

劉偉娜 梁景峰 謝云芳

農村電網改造中，降損節能改造是重點和難點。本文在分析農村電網線損類別和產生原因的基礎上，提出了農村電網加強用電營業管理和電能計量管理的降損管理措施以及合理確定電網電壓運行水平，組織變壓器經濟運行，進行無功補償等降損的技術措施。

2010年，國家啟動新一輪農網改造升級工程，農村電網的供電能力和質量進一步提高，改善了農村供電條件，促進了電力市場的發展。在農網改造中，降損節能是改造的重點和難點。目前，我國農村電網的降損節能技術水平較低，線路較長、負荷波動大、電能質量較差等特點，提高降損技術的水平是十分重要的。

農村電網線損特點

農村電網線損按產生原因分為電阻損耗，勵磁損耗和不明損失；按與電網中負荷電流的關系分為可變損耗和固定損耗；按產生在電網元件的部位分為線路導線線損、變壓器銅損、變壓器鐵損、電容器介質損和計量表計中的損失等。此外，電業管理根據工作需要還分為實際線損、管理線損、理論線損、考核線損和規劃線損等。

農村電網分布范圍廣，線路較長，變壓器空載損耗和銅損較大；排灌、季節性旅游等負荷波動大，使配電線路、變壓器的設備利用率偏低，電壓波動增大，網絡損耗大；三相負載的不平衡度偏大，使銅損升高，產生和增大零線損耗。

農村電網降損管理措施

圖1　農村電網電能損耗分類

加強用電營業管理

電能生產和銷售的特殊性決定了電力企業的營業管理既是電能的銷售環節，也是供電部門與社會聯系的窗口，供用電雙方以電力網絡為流通渠道，在技術領域上緊密配合，共同保證電網的安全、穩定、經濟合理運行，實現電力商品的銷售與購買。營業管理工作的主要任務是業務擴充、電費管理和日常營業處理。

業務擴充任務針對新用戶申請需要防止盲目建設、重復建設造成不合理用電；審查用電性質、用電容量及負荷計算是否正確；審查是否采用單耗小、效率高的用電設備、申請變壓器容量是否合理、無功補償方式。批準用戶變壓器容量后，設計合理供電方案，包括電壓等級、供電回路數、新建變電所或從現有變電所出線、采用架空線或電纜供電等。

對申請增容用戶應了解增容原因、原供電容量使用情況，用電設備是否存在“大馬拉小車”現象，是否繼續使用國家已指令淘汰的用電設備，是否繼續生產高能耗產品。審查用戶提出的負荷計算資料，電能使用是否合理。

對申請雙電源用戶應考查申請原因，為用戶提供更經濟合理的供電方案。

加強電能計量管理

電能計量裝置是電力企業進行貿易結算和經濟核算必不可少的工具，包括電能表、計量用電壓、電流互感器及二次回路，計量精確度與電能表、互感器自身誤差和之間的二次回路壓降有關。電能計量裝置管理的目的是保證電能計量量值的準確、統一；裝置安全可靠的運行。管理內容以發供電企業管理為基礎，進行分類、分工、配合、統一歸口管理，包括計量方案的確定、計量器具的選用、訂貨驗收、檢定、檢修、保管、安裝竣工驗收、運行維護、現場檢驗、周期定檢、抽檢、故障處理、報廢的全過程管理，電能計量有關的電壓失壓計時器、電能量計費系統、遠方集中抄表系統等相關內容的管理。

農村電網降損技術措施

電網升壓改造和合理調整電網運行電壓

合理選擇電網電壓可以有效降低變壓器和輸電線路上的損耗，電壓升壓改造是指用電負荷增加導致線路輸送容量不足或能耗過大時，采取技術措施簡化電壓等級。按照逆調壓方式調整發電機機端電壓；根據實際負荷變化情況合理選擇變壓器分接頭；在母線上投入或切除同步調相機及電容器等方式調整電網運行電壓，保證電壓質量的前提下進行適度調整，達到降損的效果。

組織變壓器經濟運行

配電變壓器的主要特點是容量較小，所帶負荷波動大，長期處于輕載或空載運行狀態，有功功率損耗較大，占農村配電網損的60％～70％。通過淘汰高損耗配電變壓器；停用空載配電變壓器；合理選擇配電變壓器的容量等措施可以有效降低網絡損耗。

更換導線截面

線路的導線損耗由導線電阻決定，電阻的大小與電阻率成正比，與導線半徑成正比，導線材料的電阻率一般是確定的，適當增加導線截面積可以降低導線電阻值。在輸送相同負荷情況下，線路更換為粗導線，可以達到降低損耗的目的。

無功補償技術的應用

在電力系統中，異步電動機、變壓器和電力線路都會吸收無功功率，使線路電壓損耗和有功網損增加，對電力企業的經濟效益產生嚴重影響。無功補償技術的應用可以提高系統和負荷的功率因數，減少有功功率損耗。結合本地區電網運行具體情況進行無功補償規劃是非常重要的。

無功功率補償的主要方式

⒈集中補償

通過在地區變電所或高壓供電用戶降壓變電所母線上裝設高壓電容器組；在電力用戶總配電室低壓母線上裝設電容器組，實現對無功功率的集中補償。易于實現設備的自動投切和維護，使用率較高，減少系統中無功功率流動。并聯電容器可采用星形或雙星形接線方式，但當有一臺電容器退出后，三相不平衡，可能會導致中性點偏移。在三角形接線方式中，任意一臺電容器若被貫穿性擊穿，都會引起相間短路。

⒉分散補償

裝設于線路上、配電變壓器的低壓側。減少了中壓配電網中的無功損耗，線路末端電壓增大，不易實現自動投切，輕負荷時電壓偏高，設備安裝和維護不便。

⒊隨機補償

低壓電容組與負荷比較穩定的中小型電動機并聯運行，和電動機同時投切。此方式只需在電動機運行時才投入，無需頻繁調整無功補償的大小，投資少，占地少，安裝簡便。為了避免電動機退出運行的時候出現過電壓，無功補償容量通常不應高于空載無功負荷。

(3) 地震條件下廊道的應力狀況仍由靜力工況控制，可借鑒深厚覆蓋層地基上的馬尼克3號壩經驗，設置向上游拱起的廊道的軸線型式，使上游面預拉，下游面預壓，從而降低橫河向拉應力；由于兩岸基巖面處約束較強，可將該部位廊道用鋼板進行包裹。廊道與岸坡平硐接縫，建議采用伸縮節為雙“U”形結構的止水并預留二期混凝土。

⒋隨器補償

農網配電變壓器帶最小負荷運行時與變壓器空載運行時狀態接近，無功損耗較大。可以在配電變壓器的二次側通過低壓保險連接低壓電容器，補償空載無功損耗。接線簡單，維護管理方便，有效補償配變的空載無功。

確定無功補償容量的方式

1） 依據功率因數選擇

為了提高電力系統運行功率因數，無功補償容量可以利用下面公式進行計算：

式中：φ1和φ2——補償前后功率因數角；

若將功率因數提高到大于cosφ2，小于時cosφ3，補償容量應滿足不等式：

2） 依據降低線路損耗的要求選擇

在電網運行參數確定的情況下，線路有功功率損耗與電流的平方成正比。提高系統功率因數能夠使線損減小，補償后線損降低的百分數為：

式中：?P1為補償前線路損耗，?P2為補償后線路損耗，根據?P 確定φ2，進而確定Qc，計算式為：

P仍選擇最大負荷日平均有功功率。

3） 依據運行電壓的要求選擇

在線路末端，尤其是細導線，重負荷時，末端電壓較低。無功補償后，可以提高電壓，依據電壓質量要求可以確定三相需要補償的無功功率為：

式中：U1和U2——補償后母線電壓和補償前母線電壓。

4） 依據無功經濟當量選擇

無功經濟當量是在電網運行中無功功率補償設備每增加一千乏的出力可減少的網損平均值，用Cb表示，無功經濟當量和擬選擇的無功補償容量QC滿足表達式：

式中：Q ——補償前的無功功率，QC——無功補償裝置的容量，U ——運行電壓，R——串接元件的電阻。

可利用式?(?A)=QC[Cb-tanδ]t 對無功補償后的降損節電量進行計算，式中tanδ為補償電容器的介質損耗，t 為無功補償設備的投運時間。

小結

針對農村電網電能損耗的性質和產生原因，加強用電營業和電能計量管理的措施是非常必要的，從技術角度，可以通過組織變壓器經濟運行，增加無功補償裝置，合理選擇電網電壓等措施可以有效降低網絡損耗，提高電網運行效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.007