淺談架空輸電線路輸電損耗的差異及降損措施

孫彩杰（國網(wǎng)安徽省電力公司六安市城郊供電公司，安徽六安237000）

淺談架空輸電線路輸電損耗的差異及降損措施

孫彩杰（國網(wǎng)安徽省電力公司六安市城郊供電公司，安徽六安237000）

架空輸電線路作為配電網(wǎng)的一個重要組成部分，是供電企業(yè)實(shí)現(xiàn)電能正常輸送，為用戶提供良好用電服務(wù)的重要保障，與整個配電網(wǎng)運(yùn)行情況有著不可分割的緊密聯(lián)系，而如何降低架空輸電線路損耗長期以來一直是業(yè)內(nèi)人士思考的核心問題。本文重點(diǎn)探討了架空輸電線路中常見的輸電損耗，并對不同輸電損耗間的差異進(jìn)行了相應(yīng)分析，在此基礎(chǔ)上給出了一些較為有效的降損措施。

輸電損耗；架空輸電線路；差異；降損措施

前言

誠然，經(jīng)過人們長期不懈的努力和科技的不斷進(jìn)步，架空輸電線路損耗問題得到了一定緩解，但由于架空輸電線路建設(shè)在野外，工作條件差，環(huán)境惡劣，加之受人為因素、社會因素、線路本身等的影響，輸電損耗仍舊不可避免。在今天電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速的背景之下，社會各界對輸電質(zhì)量、供電服務(wù)提出了更高的要求，促使電力企業(yè)必須加大對架空輸電線路損耗的研究和控制力度，積極采取有效的降損措施。

1　架空輸電線路中常見的幾種輸電損耗

為了實(shí)現(xiàn)不同用戶對不同電壓等級的需要，實(shí)現(xiàn)電能傳輸中電壓的高低變換，架空線路需要由交流輸電線路和直流輸電線路兩部分組成。根據(jù)輸電線路流經(jīng)電流的不同，架空輸電線路損耗主要分為高壓直流輸電損耗和高壓交流輸電損耗兩種類型。

1.1高壓直流輸電線路損耗

架空輸電線路中的高壓直流輸電系統(tǒng)示意圖如圖1所示，其輸電損耗主要包括絕緣介質(zhì)損耗、電阻損耗、直流線路損耗、換流站損耗、電暈損耗、接地極系統(tǒng)損耗等等，其中電阻損耗、直流線路損耗在直流輸電線路損耗中占據(jù)大部分比重。線損率是衡量高壓直流輸電線路損耗情況的重要指標(biāo)，通過計(jì)算直流輸電線路的線損率 （不包括電暈損耗的線損率），即可知道線路的損耗情況［1］。根據(jù)直流輸電線路線損率計(jì)算公式可以看出，線損率與電壓（通常為單級電壓）成反比，與導(dǎo)線電流密度和送電距離成正比。在這樣的關(guān)系情況下，若電壓一定，則輸電線路的線損率與導(dǎo)線電流密度和送電距離的正比關(guān)系即是線性的。高壓直流輸電線率線損率除了與電壓、導(dǎo)線電流密度和送電距離存在緊密關(guān)系之外，還與輸送功率有著直接的關(guān)聯(lián)性，與輸送功率成正比關(guān)系，即直流輸電線路輸送功率越大，則其線路線損率就越大。

圖1　高壓直流輸電線路系統(tǒng)示意圖

1.2高壓交流輸電線路損耗

架空輸電線路高壓交流輸電線路損耗主要來源于無功損耗、趨膚效應(yīng)和電暈放電損失三方面。在交流輸電線路運(yùn)行過程中，受交變電流作用，大地電流和導(dǎo)線電流都會出現(xiàn)電流集中在表面的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象即為趨膚效應(yīng)。由于交流輸電線路的趨膚效應(yīng)是在交變電流的作用下而產(chǎn)生的，因而其與交變電流密切相關(guān)，隨著交變電流頻率的增大而效應(yīng)更加顯著，而交流輸電線路的趨膚效應(yīng)越顯著，電流就越向靠近導(dǎo)線外側(cè)薄層內(nèi)集中［2］。在趨膚效應(yīng)的作用下，由于交流輸電線路電流集中于一處，使得導(dǎo)體通過電流時的有效截面面積減小，根據(jù)電流、電阻、電壓之間的關(guān)系，電流截面面積的減小會使有效電阻增大，而導(dǎo)線電阻的增大無疑會增加輸電線路功率損耗。

2　架空輸電線路輸電損耗的差異分析

如上所述，架空輸電線路輸電損耗包括高壓直流輸電損耗和高壓交流輸電損耗兩種類型，這兩種輸電損耗既有共性也有差異，共性體現(xiàn)在直流輸電損耗和交流輸電損耗都包括電阻損耗和電暈損耗，而差異則體現(xiàn)在多方面：①直流輸電線路損耗具有極性效應(yīng)和空間電荷效應(yīng)，所產(chǎn)生的電暈損耗相比交流輸電線路損耗要小，受氣候條件影響的電暈損耗也要小于交流輸電線路損耗。②直流輸電線路沿線電壓分布穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)時沒有電容電流，因而沒有容抗和感抗所帶來的無功損耗；而交流輸電線路因趨膚效應(yīng)作用而存在無功損耗［3］。③直流輸電線路（一回直流線路）只有兩根導(dǎo)線，經(jīng)濟(jì)性較高，導(dǎo)線電阻相對較小，截面面積利用率高，不存在趨膚效應(yīng)，而交流輸電線路一回線路用了三根導(dǎo)線，輸電功率低于直流線路輸電功率，因而在輸電線路上的電阻損耗要小于交流輸電線路的電阻損耗。歸納起來看，架空輸電線路的直流輸電損耗和交流輸電損耗差異見表1。

表1　架空輸電線路直流輸電損耗和交流輸電損耗的差異對比

3　架空輸電線路應(yīng)采取的降損措施

為了提高架空輸電線路輸電損耗所實(shí)施降損措施的針對性和有效性，保證降損措施切實(shí)能夠達(dá)到降低架空輸電線路損耗目的，需要根據(jù)輸電損耗的類型對高壓直流輸電線路損耗和交流輸電線路損耗分別采取對應(yīng)的降損措施，具體如下：

3.1高壓直流輸電線路的降損措施

鑒于高壓直流輸電線路的輸電損耗主要來源于電阻損耗，因而對直流線路部分的損耗降低可以采取如下幾項(xiàng)措施：①適當(dāng)降低導(dǎo)線電流密度。根據(jù)電力企業(yè)架空輸電線路具體的電壓等級和實(shí)際供電需求，結(jié)合用戶用電峰谷時段，在送電距離一定的條件下，適當(dāng)減小導(dǎo)線的電流密度［4］。由于直流輸電線路線損率與導(dǎo)線電流密度成正比，導(dǎo)線電流密度越小則線損率越小，即輸電線路損耗越低，所以通過減少導(dǎo)線電流密度可以在一定程度上降低直流輸電線路損耗。②改變直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行方式，增加直流輸電電壓，提高輸電功率。直流輸電線損率與輸電功率有著直接關(guān)系，輸電功率越大則線損率越小，在導(dǎo)線電流密度固定的情況下，增加直流輸電電壓，可以有效降低線損率，且電流密度與送電距離成反比，密度越小，送電距離越長，送電距離越長線損率越小。因此通過增加直流輸電電壓是可以降低輸電線路損耗的。

3.2高壓交流輸電線路的降損措施

無功損耗、電暈損耗和趨膚效應(yīng)都是造成高壓交流輸電線路產(chǎn)生損耗的主要因素，因而對交流輸電線路部分輸電損耗的降低應(yīng)從這幾個因素入手來進(jìn)行：①減少電暈放電損失。交流輸電線路導(dǎo)線起暈電壓與子導(dǎo)線半徑和導(dǎo)線分裂數(shù)成正比，隨著子導(dǎo)線半徑和分裂數(shù)的增大而增大，通過選用有效截面積足夠大的導(dǎo)線或選用分裂導(dǎo)線來避免電暈的產(chǎn)生，可以有效減少交流輸電線路的電暈損耗。②削弱趨膚效應(yīng)［5］。交流輸電線路的趨膚效應(yīng)產(chǎn)生于交變電流作用之下，通過采用多股相互絕緣的細(xì)導(dǎo)線編織成束來代替原有截面相同的粗導(dǎo)線，會使交變電流磁場發(fā)生改變，導(dǎo)體內(nèi)部形成渦流。在渦流磁場的作用下，導(dǎo)線電流和大地極電流在表面上的分布將會變得不均勻，電流不再集中在導(dǎo)線外側(cè)薄層內(nèi)，而是集中在導(dǎo)體表面，這樣導(dǎo)線等效電阻就會減小，進(jìn)而交流輸電線路的輸電損耗也隨之而減小。

4　總結(jié)

通過上文對架空輸電線路交、直流兩種輸電線路損耗的介紹和差異分析可知，架空輸電線路的損耗來源于多個方面，包含多種損耗，其中電阻損耗和無功損耗占據(jù)比重較大，因而降損措施的制定應(yīng)以電阻損耗和無功損耗的降低為重點(diǎn)。即根據(jù)電阻損耗和無功損耗產(chǎn)生的原因采取有效的應(yīng)對方法，來盡可能降低這兩種損耗，同時采取多種降損措施，實(shí)現(xiàn)整個架空輸電線路輸電損耗的降低。

［1］田 野.架空輸電線路輸電損耗的差異及降損措施［J］.黑龍江電力，2010，06：441～443.

［2］陳曉雙.基于參數(shù)辨識的電網(wǎng)損耗分析及能效評價研究［D］.北京交通大學(xué)，2014.

［3］侯玉昆.烏海配電網(wǎng)線損計(jì)算分析與降損措施研究［D］.華北電力大學(xué)，2014.

［4］陳彤彤.農(nóng)村電網(wǎng)線損計(jì)算分析與降損措施研究［D］.山東大學(xué)，2006.

［5］代鑫波.開封縣電網(wǎng)線損理論計(jì)算及降損改造措施研究［D］.華北電力大學(xué)（河北），2008.

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2095-2066（2016）26-0037-02

2016-9-2