試析10kV配電網(wǎng)的線損管理及降損措施

張　欣

(國(guó)網(wǎng)山西省電力公司　晉中供電公司,山西　晉中　030600)

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試析10kV配電網(wǎng)的線損管理及降損措施

張欣

(國(guó)網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司,山西晉中030600)

[摘要]在供電公司配電網(wǎng)管理體系中,線損率的規(guī)劃設(shè)計(jì)與計(jì)算是相當(dāng)關(guān)鍵的,它不僅是衡量供電電量損失大小的主要指標(biāo),而且一定程度上體現(xiàn)了企業(yè)配電網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)管理水平。在當(dāng)今崇尚節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的大背景下,文章針對(duì)10kV配電網(wǎng)的線損管理優(yōu)化展開(kāi)討論,探討線損的計(jì)算過(guò)程,并提出降低線損率的技術(shù)措施和管理措施。

[關(guān)鍵詞]線損管理；線損率；10kV配電網(wǎng)；優(yōu)化措施

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.28.093

線損的計(jì)算分析決定了線損管理的質(zhì)量,它代表了供電公司配電網(wǎng)輸配電過(guò)程中所產(chǎn)生的有功功率與電能損失。從常規(guī)技術(shù)眼光來(lái)看,線損是包括自然線損與管理線損的,它們都是線損管理的主要對(duì)象。

1線損的分類與計(jì)算

1.1線損分類

自然線損是指在輸配電能過(guò)程中所不可避免的材料及電能損耗,而管理線損則包括了偷電、漏電和人工操作所帶來(lái)的誤差,二者應(yīng)該區(qū)分來(lái)看。如下表所示。

線損的具體分類構(gòu)成

1.2線損計(jì)算

如若實(shí)施線損降損管理,就必須根據(jù)技術(shù)理論對(duì)線損進(jìn)行計(jì)算,它也是線損管理工作的核心,對(duì)管理工作具有很好的指導(dǎo)性。

在線損計(jì)算之前首先要明確線損率,線損率是指線損電量占總供電量的百分比,如上表所示,線損率應(yīng)該分為理論線損率與實(shí)際線損率,它們的計(jì)算公式為：

理論線損率=理論線損電量/供電量×100%=(可變損耗+固定損耗)/供電量×100%

實(shí)際線損率=實(shí)際線損電量/供電量×100%=供電量-售電量/供電量×100%

從10kV配電網(wǎng)的線損計(jì)算來(lái)看,要掌握它的輸配電量大且線路數(shù)量多、長(zhǎng)度長(zhǎng)的特點(diǎn)。因此對(duì)它的線損計(jì)算要以“等值電阻法”與“K系數(shù)電流法”為技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行計(jì)算,它的理論線損計(jì)算公式為：

ΔA=3R∫i2dt×10-3

在該計(jì)算公式中,i表示電流，R表示電阻,計(jì)算出電流、電阻之后就可以利用計(jì)算機(jī)仿真軟件依據(jù)時(shí)間順序來(lái)實(shí)施積分計(jì)算,并求得線損損耗。一般來(lái)說(shuō),供電公司的配電網(wǎng)都是開(kāi)放式網(wǎng)結(jié)構(gòu),也就是輻射形電網(wǎng),所以以10kV輻射形電網(wǎng)為例,如果已知各個(gè)支線線路的電流為I1,I2,I3,…,In時(shí),那么該線路的理論線損就應(yīng)該為[1]：

ΔA=3(I12R1+I22R2+I32R3+…+In2Rn)t×10-3

210kV配電網(wǎng)的降損技術(shù)措施

按照供電公司配電網(wǎng)的線路及變壓器元件功率損耗,得出以下關(guān)系式：

在該關(guān)系式中,I代表了配電網(wǎng)中各個(gè)元件的電流(A),R表示元件的電阻(Ω),P和Q表示通過(guò)各個(gè)元件的有功功率(kW),而U則表示元件中配電網(wǎng)的主要電壓(kV)。所以根據(jù)此關(guān)系式可以見(jiàn)得,配電網(wǎng)降損的技術(shù)措施主要有兩點(diǎn),即降低流過(guò)元件的電流和降低電阻。為此,本文提出以下三點(diǎn)線損降損的技術(shù)措施。

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在線損技術(shù)管理過(guò)程中,十分重視對(duì)配電網(wǎng)布局的優(yōu)化與合理配置,也就是說(shuō)，要以滿足城鄉(xiāng)用電戶的實(shí)際需求為基準(zhǔn),并結(jié)合城鄉(xiāng)建設(shè)整體規(guī)劃來(lái)計(jì)算供電線路距離。供電線路距離越短,線損就越小。

就目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看,許多城市正在推廣有載調(diào)壓變壓器,這種設(shè)備能夠根據(jù)城市配電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷狀況來(lái)相應(yīng)調(diào)節(jié)運(yùn)行電壓,使線損與電壓之間保持較為規(guī)律的變化關(guān)系,它的優(yōu)化公式為：

ΔP%=[1-1(1+α/100)2]×100

在優(yōu)化公式中,α代表了電壓提高后的百分?jǐn)?shù),如果α提高,線損率就會(huì)下降。按照配電網(wǎng)線路輸配電容量和輸送距離來(lái)看,目前的城市配電網(wǎng)是有必要進(jìn)行升壓改造的,即面向用戶采用高電壓供電的方式。這樣做不但能夠提高輸配電能力、擴(kuò)大供電半徑,也能實(shí)現(xiàn)對(duì)線損的有效降損。[2]

2.2導(dǎo)線截面優(yōu)化

導(dǎo)線截面優(yōu)化的關(guān)鍵在于對(duì)經(jīng)濟(jì)電流密度的確定。只要配電網(wǎng)線路滿足載流量和電壓質(zhì)量的大前提,就可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇導(dǎo)線截面。通常情況下,線路功率損耗的表達(dá)公式為：

ΔS=I2Z

ΔS=ΔP+ΔQj

因?yàn)棣和ΔQ分別表示有功損耗和無(wú)功損耗,當(dāng)Z表示10kV配電線路的阻抗時(shí),Z與導(dǎo)線截面、材料與線路長(zhǎng)度就會(huì)產(chǎn)生關(guān)系。從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看,導(dǎo)線截面的半徑應(yīng)該越大越好,因?yàn)檫@樣有利于線損降損。不過(guò)從材料節(jié)約的角度來(lái)看,導(dǎo)線截面的半徑則偏向于小為最佳。所以綜合這兩點(diǎn)分析,配電網(wǎng)在確保穩(wěn)定的輸送容量前提下,應(yīng)該為其提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)電流密度,它的表達(dá)公式為：

在公式中,ρ是導(dǎo)線電阻率(Ω/km),τmax是最大負(fù)荷損耗時(shí)間,β是售電電價(jià)(元/k·Wh),b是導(dǎo)線截面與供電線路造價(jià)之間的關(guān)系指標(biāo),μ則表示線路折舊后維修費(fèi)用的百分比例(%)。再根據(jù)導(dǎo)線截面S的計(jì)算公式：

S=Imax/Jj

按照技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則來(lái)考慮導(dǎo)線截面的大小,以求達(dá)到供電線路線損降損的最優(yōu)效果,滿足線損率與電壓質(zhì)量之間的穩(wěn)定關(guān)系。

2.3配電網(wǎng)絡(luò)三相負(fù)荷優(yōu)化

在10kV配電網(wǎng)的公用變和用戶低壓網(wǎng)絡(luò)中存在相當(dāng)成分的單相負(fù)荷,如果元件各相負(fù)荷大小不均勻,就會(huì)出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象,使線損率提高,并在零線上出現(xiàn)額外線損,這對(duì)配電線路的電壓降增加是相當(dāng)明顯的。如果根據(jù)導(dǎo)線電阻R的變化來(lái)推算三相負(fù)荷平衡線損,則有：

ΔP=3I2R

當(dāng)三相負(fù)荷處于不平衡狀態(tài),各相電流是會(huì)增加的,假設(shè)所增加電流為△I,根據(jù)此變化推出三相負(fù)荷的不平衡經(jīng)驗(yàn)公式：

按照中性線路的電阻R進(jìn)行線損考慮,則有：

R=3I2R+5(ΔI)2R

由于三相負(fù)荷不平衡造成了高線損率,所以在實(shí)際的配電線路運(yùn)行環(huán)境中,難以做到配電線路三相負(fù)荷的絕對(duì)平衡。此時(shí)只能要求變壓器出口的不平衡度保持在10%以內(nèi),且干線與主要分支不平衡度保持在20%以內(nèi)才能有效降低線路線損。[3]

310kV配電網(wǎng)的降損管理措施

從10kV配電網(wǎng)的降損相關(guān)管理規(guī)范角度來(lái)看,本文主要介紹三點(diǎn)管理措施。

3.1計(jì)量管理措施優(yōu)化

計(jì)量管理是降低線損率的主要管理措施,本文認(rèn)為應(yīng)該從三點(diǎn)來(lái)優(yōu)化計(jì)量管理措施。

第一,優(yōu)化對(duì)計(jì)量點(diǎn)的選擇。供電公司應(yīng)該根據(jù)客戶的用電計(jì)量點(diǎn)來(lái)合理選擇供用電雙方的產(chǎn)權(quán)分界標(biāo)準(zhǔn),這樣可以有效提升線損率管理效率。

第二,盡量對(duì)高壓用電戶采用高壓側(cè)計(jì)量,并根據(jù)售電變壓器的大小來(lái)決定高壓側(cè)計(jì)量指標(biāo)。

第三,在計(jì)量裝置的安裝方面主要規(guī)劃為分散裝表與集中裝表兩種,這樣做的目的也是便于線損管理并同時(shí)防竊電,如果有必要還要實(shí)施表箱集中裝表模式。另外,要強(qiáng)化對(duì)計(jì)量裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與定期檢查,保證計(jì)量裝置始終處于無(wú)竊電事件的安全狀態(tài)和良好穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)中。

3.2線損理論計(jì)算工作優(yōu)化

加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)配電線路的理論線損計(jì)算,并根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)進(jìn)行線損值的比較結(jié)果分析,明確每一次線損的構(gòu)成狀況,為線損降損提供多方面理論依據(jù)。比如以10kV配電線路的線損計(jì)算為例,就應(yīng)該全面展開(kāi)基于低壓臺(tái)區(qū)理論的線損計(jì)算方法,并根據(jù)單位分線臺(tái)區(qū)線損數(shù)據(jù)來(lái)考核降損工作。

3.3線損自動(dòng)化管理措施優(yōu)化

在智能化時(shí)代,面向大客戶的配變監(jiān)測(cè)水平一定要實(shí)施優(yōu)化,主要優(yōu)化現(xiàn)有負(fù)荷控制裝置下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平,并為其制訂具有負(fù)荷控制智能裝置的安裝計(jì)劃,例如基于GPRS的遠(yuǎn)程抄表功能等,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。本文認(rèn)為,優(yōu)化遠(yuǎn)程抄表機(jī)制,可以為線路線損提供最快捷精確的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),這對(duì)于企業(yè)降低配電網(wǎng)線損率是相當(dāng)有利的。[4]

4結(jié)論

總之,配電網(wǎng)線損管理是相當(dāng)復(fù)雜且系統(tǒng)的課題,它需要漫長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的豐富化與完善化。本文提出的降損管理方案具有一定的合理性與經(jīng)濟(jì)性,非常適合目前城鄉(xiāng)電網(wǎng)操作,希望為電力企業(yè)減壓增效發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn):

[1]馬立芝.10kV及以下配電網(wǎng)線損管理系統(tǒng)改進(jìn)研究[D].保定：華北電力大學(xué),2013:38-46.

[2]劉衛(wèi)華.6～10kV配電網(wǎng)線損管理信息系統(tǒng)的研制[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué),2002:10-12.

[3]張鴻雁.配電網(wǎng)線損分析及降損措施研究[D].北京：華北電力大學(xué),2007:6-19.

[4]段書紅.豐南配電網(wǎng)線損分析及降損措施研究[D].保定：華北電力大學(xué),2011:20-22.