基于配電網規劃技術指導原則的低壓臺區高損標準研究

吳 彧

（廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭515041）

0 引言

線損是電能在電網傳輸過程中，在輸電、變電、配電和營銷等各個環節所產生的電能損耗。線損可分為技術線損和管理線損。技術線損是電能在電網傳輸過程中，由各個傳輸介質固有的物理特性所產生的電能損耗；管理線損是電能在電網傳輸過程中，由于計量、抄表、竊電及其他人為因素造成的電能損失。

本文的研究對象為技術線損[1]。從分電壓等級的角度看，由于低壓配電網設備規模大，分布廣，直接與千千萬萬用戶緊密聯系，低壓線損水平遠高于其他電壓等級的線損水平，低壓降損工作是線損管理的重中之重，有效降低低壓線損率對改善供電企業線損整體水平具有重大意義。

開展技術降損工作首先必須界定技術高損對象的范圍，而界定范圍的前提就是確定高損的標準，因此確定高損標準是整個線損管理工作的基礎。

本文根據《廣東電網配電網規劃技術指導原則》確定的低壓臺區規劃建設改造標準，研究確定低壓臺區出現高損情況的綜合邊界條件，并將各類邊界條件通過線損理論計算系統，仿真計算出高損低壓臺區的線損數值范圍。

1 制定臺區高損標準的依據和原則

《廣東電網配電網規劃技術指導原則》（以下簡稱《指導原則》）以保證電網安全經濟運行為原則，用于指導配電網規范化和標準化的規劃建設。

以《指導原則》為基礎，來進行低壓臺區高損標準的制定，不僅能從設備的實際運行狀態判定設備的高損情況，也能綜合低壓臺區的安全可靠、經濟高效等各類運行要求，確保技術降損工作以《指導原則》為依據合理實施。

本文確定低壓臺區高損標準的若干原則：

（1）按照《指導原則》技術要求，選取不滿足《指導原則》的臨界設備參數和臨界運行參數作為線損理論計算的邊界條件。

（2）對于少數《指導原則》中未明確的參數，以實際規劃建設中滿足建設改造的條件、其他技術規定的要求或者典型方式作為計算邊界條件。

（3）根據《指導原則》，不同供電區域的設備和運行參數標準不同，因此按照不同的供電分區確定不同的低壓臺區高損標準。由于A+類供電區在全省數量極少，且選取的參數要求與A類一致，因此A+和A類供電區在研究中合并為一類。

2 低壓臺區線損理論計算方法

國內外專家對中低壓配電網線損的計算提出了各類方法，包括基于實測線損的臺區損失率法、電壓損失法、等值電阻法以及近年來新發展的配電網潮流改進算法等等[2-4]。

對于本次研究，選定的計算方法所采用的計算參數應該盡量與《指導原則》中的各類要求相對應，因此本文低壓臺區線損理論計算采用電壓損失法。電壓損失法通過對低壓臺區的首端電壓和末端電壓進行采樣，計算出電壓降，并通過疊加一個由低壓主干導線截面決定的系數，共同計算出低壓臺區損耗。

電壓損失法計算的輸入參數包括主干線型號、功率因數角、臺區首端電流、首端電壓、末端電壓、負荷分布、電表戶數等[5]。

3 高損臺區參數邊界條件分析

3.1 主干線型號參數的選定

根據電壓損失法計算公式，計算過程參數包括低壓導線的電阻R和電抗X，兩個參數均由導線型號決定。根據《指導原則》，低壓主干線的線徑要求如下：A+、A、B類地區截面大于等于120 mm2，其他大于50 mm2。依照以上制定臺區高損標準的原則，結合實際建設的典型情況，A+、A及B類等市區線路選取銅芯形式，C、D類等縣城農村地區選取鋁芯形式。選取參數結果如下：A+、A、B類地區選取的主干線邊界參數取銅120 mm2，C、D類地區選取鋁50 mm2。

3.2 功率因數的選定

由電壓損失法的計算原理可知，低壓臺區的線損率與低壓臺區首端的功率因數有關。在感性負荷較大的情況下，如無功補償裝置配備不足或者未及時投入運行的條件下，功率因數會出現下降，功率因數越低，通過低壓臺區輸送的無功電量越大，線損率相應越高。在按照《指導原則》進行配網無功補償配置時，中壓側功率因數補償按不低于0.95進行配置，配變低壓側功率因數接近于中壓側功率因數，選取的功率因數邊界參數為0.95。但考慮到C、D類地區無功配置及無功裝置運行的實際情況，結合各類用戶功率因數控制在0.85～0.95的要求，C類縣城、城鎮選取功率因數邊界參數為0.9，D類農村地區選取功率因數邊界參數為0.85。

3.3 臺區首端電流的選定

根據廣東配電網建設運營管理關鍵技術指標體系，設備的正常負載率區間為20%～80%，負載率高于80%的情況視為重載。根據設備的運行管理實際，當設備負載率達到80%時，就剛好偏離正常運行區間，設備也出現損耗較高的情況。而且在目前廣東電網的投資策略下，解決重載問題的項目達到二類項目的立項要求。

因此，將設備首端電流設定為導線額定允許電流的80%，則主干線采用銅120 mm2的低壓臺區首端電流Ia和主干線采用鋁50 mm2的低壓臺區首端電流Ib分別為：Ia=310 A，Ib=176 A。

3.4 首末端電壓的確定

根據《指導原則》對電壓偏差允許范圍的規定，220 V端用戶的允許電壓偏差為-10%～+7%，即低壓臺區末端的電壓不能低于U2：U2=198 V。考慮電壓不滿足要求的臨界情況，因此選取末端電壓的邊界參數為198 V，為滿足理論計算系統的輸入要求，轉化為相應的線電壓值，即343 V。配變變低首端380 V的允許電壓偏差為-7%～+7%，即首端電壓不能高于U1：U1=406 V。選取首端電壓的邊界參數為406 V。

3.5 負荷分布的確定

根據運行實際和線損理論計算系統的設置，臺區負荷分布的典型類型包括：頭重尾輕、正常均勻分布、頭輕尾重、末端分布四個類型。

這四個類型對損耗的影響逐個增大。正常的低壓臺區負荷分布應是均勻分布或者負荷集中在臺區的前段，但部分臺區由于負荷分布不合理造成了線路損耗增加，這是低壓臺區高損的一個重要原因。為充分考慮這種情況帶來的高損影響，低壓臺區的負荷分布選定“頭輕尾重”，即四個典型分布類型中首先出現負荷分布不合理的類型。

3.6 電表戶數的確定

根據低壓臺區的首端電流、電壓和功率因數，可以確定低壓臺區的供電容量。主干線采用電纜銅120 mm2的供電容量為Sa=204 kVA；主干線采用鋁50 mm2的供電容量為Sb=116 kVA。

查詢《指導原則》中戶均配變容量對于低容量的要求，取值如表1所示。

表1 戶均配變容量推薦表

根據總的供電容量和戶均配變容量，計算出相應的電表戶數如表2所示。

表2 電表戶數表

4 低壓臺區線損計算

根據以上對邊界條件的分析，得到不同供電分區下的高損計算邊界條件。按照以上各類供電分區的邊界參數，錄入廣東電網線損理論計算管理系統的數據庫，四個供電區域分類對應四個不同的低壓臺區模型，分別計算，結果如下：A+、A類為5.84%，B類為5.86%，C類為8.27%，D類為8.83%。

5 低壓臺區高損標準確定

根據《指導原則》對各類計算邊界參數的要求，A（A+）類和B類供電分區參與計算的參數基本相同，線損率計算結果接近，為便于指導實際的工作，將低壓臺區高損標準劃分為三類，并將數值化為0.5%的整數倍，如表3所示。

表3 低壓臺區高損標準表

當技術線損值或者理論線損值大于以上高損標準時，則該臺區一定存在不滿足《指導原則》的情況，低壓臺區存在因設備配置不滿足要求或運行方式不合理等原因引起的高損情況，實際工作中應根據高損的判定結果，開展臺區分析，確定不滿足《指導原則》的具體原因，從而指導實際的建設改造工作。

6 結語

目前，多數地區尚無明確且兼顧運行電網安全性和可靠性的臺區高損標準，完全采用設備經濟運行模型計算出的高損標準未能考慮運行中更為重要的可靠性問題，而且即使達到高損標準也可能無法滿足建設改造的必備條件，對實際降損工作指導意義不足。

基于《廣東電網配電網規劃技術指導原則》確定的低壓臺區高損標準，一方面為線損管理提供了一個具體的高損參考依據，另一方面達到高損標準的低壓臺區必定存在不滿足《指導原則》的因素，造成低壓臺區高損的原因主要包括：臺區供電半徑過長、線徑過小、功率因數過低、負荷分布不合理等。通過數據分析，確定引起高損的具體設備和原因，以此開展相應的運行方式調整或者建設改造工作，有利于實現高損低壓臺區的技術高損降損目標。