觀音閣水庫10kV配電線路降損節能方法與措施剖析

吳曉旭

(遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧 本溪 117100)

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觀音閣水庫10kV配電線路降損節能方法與措施剖析

吳曉旭

(遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧 本溪 117100)

摘要：文章在簡單介紹降損節能重要性的基礎上，從優化布局、科學調度、無功補償、維護與檢查4個方面對觀音閣水庫10kV配電線路降損節能的方法和措施進行了分析和討論。研究認為，只要能夠結合本地實際采取針對性的技術措施和方法，就能夠實現電能多供少損的技術目標，最終以最少的資金投入換取最大的節能效益。

關鍵詞：水庫；配電線路；優化布局；科學調度；無功補償；檢查維護；降損節能

0引言

電能損耗是一項非常重要的經濟技術指標，它不僅反映著供電線路管理水平、運行經濟性以及布局合理性的高低，同時對于供電經濟效益也會產生關鍵性的影響。

以往的實踐經驗表明，只要調度和布局具有較高的合理性，電壓和功率因數均能滿足要求，那么降低線損就會帶來非常明顯的經濟效益。本次研究結合以往理論研究的成果以及日常工作中的實踐經驗，從優化布局、科學調度、無功補償、維護與檢查4個方面，對觀音閣水庫10kV配電線路降損節能過程中的有效方法與措施進行分析和討論，以期為同類工作的高效開展提供思路和方法上的參考與借鑒[1]。

1對線路布局進行優化和規范

對線路結構進行合理改造與完善、引進節能型變壓器保障經濟運行、調整變壓器三相負荷提高平衡度是線路布局優化的3個主要措施，文章分別對具體的操作方法進行分析和說明。

1.1　線路結構的改造與完善

觀音閣水庫供電系統由1座66 kV變電所、3條10 kV供電線路共同組成，改造前存在的突出問題包括：線路迂回，供電半徑過大、變電所遠離用電負荷、導線截面與載荷匹配度不高等。

結合現場實際情況，技術人員發現配電線路的電能損耗集中于主干線段，因此將控制最長電氣距離、減少主干線段損耗作為降損節能的主攻方向之一，并采取了以下2項技術措施：

1)將主干線路導線截面由以往的95 mm2增加到120 mm2，以提高與載荷的匹配度。

2)將部分迂回線路取直，使供電半徑減少到3 km左右。

通過以上措施，線路結構的合理性得到提升，電能損耗也得到了一定程度的降低。

1.2　新型節能變壓器的選用

變壓器的經濟運行并不等同于以額定負荷運行，只有當變壓器負荷的大小能夠使其銅損、鐵損相等時，變壓器才會處于最經濟、最有效率的運行狀態。實測結果表明，觀音閣水庫所用10 kV配變負荷在40%~80%額定功率的狀態下較為經濟，結合實際情況，技術人員選擇了逐步淘汰現有高損變壓器、更換新型節能型變壓器的方案[2]。

1.3　調整變壓器三相負荷

觀音閣水庫供電線路采用三相四線制接線，且配電變壓器采用Y/Yno接線，存在較多的單相負載，所以三相不平衡運行實際上是一個長期存在的問題。通過以下計算，可以了解三相不平衡電流對變壓器損耗所產生的影響：

處于三相不平衡運行狀態的配電變壓器，三相繞組總損耗(kW)的計算公式為：

Pf1=(Ia2+ Ib2+ Ic2)R×10-3

(1)

式中：Ia、Ib、Ic為三相負荷電流；R為變壓器二次側繞組電阻。

處于三相平衡運行狀態的配電變壓器，三相繞組電流、總損耗的計算公式依次為：

(Ia+ Ib+ Ic)/3

(2)

Pf2=3[(Ia+ Ib+ Ic)/3]2R×10-3

(3)

由此可見，處于三相不平衡運行狀態的配電變壓器，增加的損耗為：

△Pf=Pf1-Pf2={[(Ia-Ib)2+

(Ia-Ic)2+(Ib-Ic)2]/3 } R×10-3

(4)

通過對變壓器三相負荷的調整，可以使其最大程度的接近三相平衡運行狀態，從而有效解決三相不平衡導致的線路損耗問題。

2電力調度與負荷的合理分配

電力調度的目的是通過對電網的協調和組織確保電能質量與電力平衡，在降低損耗的同時使電網始終保持經濟、安全的運行狀態。以往的實踐經驗表明，通過準確、靈活、及時的電力調度以及對負荷的合理分配，即可實現均衡用電負荷的目標，從而使供電效益得到進一步的提升。

2.1　保證線路處于經濟運行區

建設工作結束后，線路的結構和參數基本不變，而線路負荷卻處于動態變化的狀態，即電力輸送的過程存在最經濟的運行工況，若線路所帶負荷處于該區域，則線損率可壓縮到最低水平。

配電線路的損耗包括固定和可變損耗2類，線路總損耗△A可用下式表示：

△A=∑△P0t+k2Pp2Rdzt/U2cosφ

(5)

式中：△P0為線路固定損耗總值；t為線路運行時間；Pp為運行期負荷的平均值；U為線路運行電壓；k為負荷曲線形狀系數；Rdz為線路等值電阻；cosφ為線路功率因數。

由上式可知，線損率隨著總損耗中固定損耗所占比例的變化而變化，當固定和可變損耗所占比例相等時，線損率達到最低水平，此時的線路負荷值被稱為經濟負荷Pj。一般來說，0.65~1.53Pj即為線路的經濟運行負荷區域，所以在日常運行中，工作人員應注意對負荷的運行區域進行合理掌握，以此實現降損節能的目標[3]。

2.2　平衡峰谷用電負荷

以往的研究數據表明，負荷平衡時的損耗<負荷不平衡狀態，同時，線路損耗與電流變化量以及持續時間呈正比關系。也就是說，峰谷差值以及持續時間會對線路損耗產生一定程度的影響。因此在日常運行中，工作人員應注意對用電負荷進行調整和控制，最大程度的減小峰谷差，以此實現降低線路損耗以及用電設備損耗的目的。

另外，負荷曲線形狀系數K值可以通過對線路負荷曲線的調整來降低，在用電量相同的條件下，線路損耗會隨著等效功率的減小而降低。

3無功補償裝置的運用

在電力系統中，無功若未能保持平衡狀態，就會導致電壓和功率因數降低的結果，在拉低線路傳輸能力的同時使損耗出現一定程度的提升[4]。

3.1　無功補償的作用

供電線路中的無功負荷主要有電動機、變壓器和線路三種，前兩者在建立磁場的過程中需要大量消耗無功功率，若這部分無功電流未能就地平衡，就需要由變電所提供，此時，cosφ值處于較低水平，進而導致線路有功損耗的增加。

簡而言之，無功補償就是最大程度消耗線路中的無功功率，盡可能實現無功功率在負荷處的就地補償。變電站安裝的電容器僅具有減少主干線路電能損耗的作用，而負荷處安裝的日安容器則可使整個線路的電能損耗得到控制，進而改善線路的電壓質量。

3.2　無功補償的方式

結合觀音閣水庫的實際情況，技術人員采用了以下2種補償費方式：

1)集中補償。在建設之初，變電所并未安裝電容器，所以在此次改造工作中，技術人員及時加裝了電容器，以此實現對整個線路的集中補償。

2)分散補償。所謂分散補償，就是為大型電動機或用戶變壓器單獨裝設電容器，并使之與變壓器或電容器共用控制開關。這樣一來，系統輸送的無功電力開始下降，線路損耗也隨之降低，系統的功率因數得到進一步的提升[5]。

功率因數與線路損耗之間的關系如表1所示。

表1　功率因數與線路損耗

4維護與檢查

在安裝和維護過程中，應注意盡量減少地埋線和導線出現接頭，以免運行過程中的電能損耗發生不必要的增大。

同時，應構建針對線路和設備的定期檢查和維護制度，避免因灰塵在供電設施上的過多積累而引起絕緣程度下降，減少漏電損耗。

5結語

通過采取以上4方面措施，觀音閣水庫10kV配電線路線損較改造前出現較大幅度的下降，線損的變化情況如表2所示。

表2　改造前后線損的變化情況　%

觀音閣水庫多年平均供電量約為2 500 萬 kW·h，則改造后每年可節約電量2500×1.72%=43 萬 kW·h。按照0.5 元/kW·h的收費標準，每年可增創效益21.5萬元。

綜上所述，只要工作人員能夠結合本單位實際情況，積極采取包括科學調度、合理規劃配電線路布局、合理安裝無功補償裝置等在內的針對性措施，就能夠實現電能多供少損的技術目標，最終以最少的資金投入換取最大的節能效益。

參考文獻：

[1]湯擎波.對電網無功補償經濟效益的探討[J].建材發展導向，2011(15):305-306.

[2]楊琛.功率因數對供配電系統的影響及提高方法[J].中國電子商務，2014(12):269-270.

[3]金慶花.供配電網線損原因分析及降損措施[J].中國科技信息，2015(06):48-48.

[4]馮昌瑾.關于發電廠用電系統應用無功補償技術的若干思考[J].硅谷，2013(12):127-128.

[5]閆應龍，劉曉梅.淺談10kV配電線路諧波治理與節能降損[J].中國高新技術企業，2015(36)：26-28.

Analysis on Loss Reduction and Energy Saving Methods and Measures for 10kV

Distribution Line of Guanyinge Reservoir

WU Xiao-xu

(Liaoning Provincial Guanyinge Reservoir Management Bureau,Benxi 117100,China)

Abstract：Based on brief introduction for the importance of loss reduction and energy saving, from four respects of optimal layout, scientific management, Static Var Compensator and check and maintenance, the method and measure to reduce losses and save energy of 10kV distribution line of Guanyinge reservoir are analyzed and discussed in the paper.The study regards that only local facts can be considered to adopt targeted technical measures and methods, the technical purpose of electric energy supplied more and lost less will be realized, ultimately to the minimum capital investment in exchange for the largest energy saving efficiency.

Key words：reservoir；distribution line；optimal layout；scientific management；Static Var Compensator；check and maintenance；loss reduction and energy saving

[作者簡介]吳曉旭(1968-)，男 ，遼寧新民人，助理工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TM714.3

文獻標識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)08-0013-03