配電網(wǎng)線損的影響因素和降損措施分析

陳 超，熊彥清，林壽南，符瑜科

（海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，海南 ?？?570100）

0 引 言

線損率是用來衡量電力網(wǎng)電能損失的一個(gè)參數(shù)，既是衡量電力行業(yè)技術(shù)性的指標(biāo)，又是影響電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。配電網(wǎng)線損率體現(xiàn)了企業(yè)規(guī)劃布局和設(shè)計(jì)思路是否合理，體現(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)是否先進(jìn)，更體現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)管理水平的高低。電能在傳遞和配送過程中會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗，且每個(gè)元件都無法避免這種損耗。有功功率損耗和電能損失都叫配電網(wǎng)線路損失，也叫配電網(wǎng)線損。

對(duì)降低線損率的科學(xué)研究和技術(shù)革新，一直是電力企業(yè)技術(shù)投入的重點(diǎn)，最終目的是減少配電網(wǎng)的線路損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。在配送電過程中，配電網(wǎng)的線路損失消耗極大，嚴(yán)重影響了配電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，能否解決配電網(wǎng)線損的問題，關(guān)乎配電企業(yè)的前途命運(yùn)。研究表明，鄭州配電公司整個(gè)配電網(wǎng)全年線損量超過8×109kW·h。通過合理的規(guī)劃和完善的設(shè)計(jì)，可以減少10%以上的線損量，大大提升了配電公司的經(jīng)濟(jì)效益。

1 配電網(wǎng)線損構(gòu)成

配電網(wǎng)線損由三個(gè)部分組成。根據(jù)損失隨負(fù)荷的變動(dòng)情況，將配電網(wǎng)線損分為固定損失、可變損失和其他損失。

當(dāng)負(fù)荷改變時(shí)，配電網(wǎng)線路固定損失不變。主要受外加電壓的影響，向配電設(shè)備施加電壓時(shí)，配電設(shè)備工作會(huì)消耗電能并產(chǎn)生損失。變壓器和調(diào)壓器等設(shè)備損失和絕緣子損失會(huì)受到外加電壓的影響，是配電網(wǎng)的固定損失。此外，配電設(shè)備的介質(zhì)損失和線圈損失也是配電網(wǎng)的固定損失。

可變損失和固定損失不同，可變損失隨負(fù)荷變化而變化。當(dāng)負(fù)荷電流改變時(shí)，可變損失也隨之改變。配電網(wǎng)的可變損失和通過配電網(wǎng)的電流平方成正比。配電網(wǎng)線損隨著電流的增大而增加，主要由變壓器中銅導(dǎo)線的損失、配電網(wǎng)中配電和輸電線路的銅導(dǎo)線損失、調(diào)壓器電抗器等設(shè)備的銅導(dǎo)線損失以及其他銅導(dǎo)線的損失組成。因此，銅損是可變損失的主要形式。

配電網(wǎng)除了固定損失和可變損失之外，還有一部分損失是其他損失。這部分損失是由于一些跑電漏電引起的，常常是因?yàn)楸O(jiān)督不及時(shí)、管理不力、教育不到位、管理工作沒有深入基層、規(guī)章制度沒有考慮到個(gè)別地區(qū)、個(gè)別單位甚至個(gè)別人。這種配電網(wǎng)的電能損失被稱為管理線損，也可以叫做不明損失。當(dāng)電能計(jì)算設(shè)備誤差較大或者出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這種不明損失。查表時(shí)誤抄用電量、收繳電費(fèi)時(shí)記錯(cuò)用電量、核算電價(jià)時(shí)算錯(cuò)倍率等，都會(huì)導(dǎo)致不明損失的產(chǎn)生。線損的計(jì)算環(huán)節(jié)也可能算錯(cuò)配電網(wǎng)線路損失。此外，配電網(wǎng)涉及的用戶偷用、盜用、違章用電等都會(huì)導(dǎo)致不明損失。

供電企業(yè)的線路損失也可分為三類，分別是統(tǒng)計(jì)線損、技術(shù)線損和管理線損。統(tǒng)計(jì)線損是利用統(tǒng)計(jì)方法得出的線損，需要利用電能表計(jì)算。電力企業(yè)出售給某一戶的電量減去供電量，就是統(tǒng)計(jì)線損。技術(shù)線損也被稱為理論線損，是通過理論計(jì)算出的線損，不需要通過每一戶的電能表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過供電設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)和配電網(wǎng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，即可通過理論模型計(jì)算出理論線損。管理線損是配電網(wǎng)的不明損失。不明損失和理論線損之和，即為統(tǒng)計(jì)線損。

2 線損預(yù)測(cè)方法分析

由于我國(guó)工業(yè)起步較晚，基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展較為緩慢，且更換配電網(wǎng)的設(shè)備和線路成本高昂，導(dǎo)致我國(guó)配電網(wǎng)電能線路損失較高，但給降損提供了較為廣闊的空間。為了研究配電網(wǎng)的降損措施，要先對(duì)配電網(wǎng)線損進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)[1]。

2.1 改進(jìn)迭代法

改進(jìn)迭代法是區(qū)別于潮流迭代算法的新型迭代法，特點(diǎn)是改變?cè)械木W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)采用一種動(dòng)態(tài)鏈表。這種動(dòng)態(tài)鏈表可以完全反映配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征，可以較準(zhǔn)確地計(jì)算基礎(chǔ)配電網(wǎng)和諸如環(huán)狀、網(wǎng)狀等復(fù)雜配電網(wǎng)的線路損失。動(dòng)態(tài)潮流法較原有的計(jì)算方法提高了網(wǎng)損計(jì)算精確度，規(guī)避了網(wǎng)損可能受到的變性影響，提高了計(jì)算精度。

2.2 等值電阻法

等值電阻法可以對(duì)線損進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，適用于配電網(wǎng)中沒有綜合測(cè)試儀器的情況。改進(jìn)等值電阻法則區(qū)別于等值電阻法，不同之處在于配電網(wǎng)中有部分綜合測(cè)試儀器時(shí)采用改進(jìn)等值電阻法計(jì)算配電網(wǎng)線損。當(dāng)配電網(wǎng)存在另一種情況時(shí)可以采用電量法，這種方法以三相快速牛頓分解潮流法為基礎(chǔ)，需要獲得配電網(wǎng)中的全部實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。研究表明，低壓配電臺(tái)區(qū)的配電網(wǎng)等值電阻法線損計(jì)算精度較高，其以電阻系數(shù)為基礎(chǔ)。經(jīng)過對(duì)比得知，基于電阻系數(shù)的等值電阻法計(jì)算的電損結(jié)果明顯優(yōu)于電壓損失法和實(shí)抄統(tǒng)計(jì)法，用于一些低壓電網(wǎng)的電損計(jì)算更為精確，如主干線和分支線區(qū)分不明顯的配電網(wǎng)。

2.3 改進(jìn)前推回代法

在配電網(wǎng)的日常運(yùn)營(yíng)中，配電網(wǎng)的功率因數(shù)并不是一成不變的，想要獲取各個(gè)時(shí)間段的功率因數(shù)難度很大。現(xiàn)行提取功率因數(shù)的方法是根據(jù)大量數(shù)據(jù)對(duì)功率因數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)進(jìn)行擬合，研究其變化規(guī)律，而后將配電量根據(jù)擬合結(jié)果分配至各段。這種算法相比于原有前推回代法明顯提高了精確度，彌補(bǔ)了原有計(jì)算方法的缺陷，將無功功率損失和線路電壓損失有效融入了計(jì)算方法中的變量中。改進(jìn)前推回代法對(duì)中、小電源是行之有效的，降低了配電線路的降損分析工作量和難度。

2.4 損失因子法

企業(yè)需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償計(jì)算，且需要進(jìn)行無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估，通過損失因子法簡(jiǎn)便快捷地計(jì)算出無功補(bǔ)償?shù)木€損率。對(duì)于某電力網(wǎng)，假設(shè)增加無功補(bǔ)償后，線損功率下降值為ΔPmax，則降損電量為：

式中，ΔPmax為最大負(fù)荷降損功率，ΔPar為線損計(jì)算時(shí)段內(nèi)的平均功率損失，F(xiàn)為損失因子，t為電容器投運(yùn)時(shí)間。

3 配電網(wǎng)線損的降損措施研究

就目前的技術(shù)手段而言，電網(wǎng)管理已經(jīng)能夠有效降低線損。實(shí)際上，出于對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的比對(duì)，供電部門并沒有將大量精力和技術(shù)攻堅(jiān)投入在線損管理上，去實(shí)現(xiàn)趨近于“零損耗”的結(jié)果，而是采取一些有效的措施使其降低到一個(gè)“經(jīng)濟(jì)最佳”的狀態(tài)上，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、生活需求、部門收益相互協(xié)調(diào)集約的狀態(tài)。然而，想要更好地在達(dá)到這個(gè)狀態(tài)的同時(shí)有效降損，必須加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)管，減少無用功耗費(fèi)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[2]。

3.1 加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)管

線損管理是一項(xiàng)經(jīng)常性和長(zhǎng)期性的工作。在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，從供電到用電，每一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)管工作。

第一，加強(qiáng)用電計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的監(jiān)管工作。應(yīng)確保用電計(jì)費(fèi)系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤性和標(biāo)準(zhǔn)一致性，對(duì)于計(jì)費(fèi)設(shè)備的采購(gòu)，在考慮成本的同時(shí)，要保證設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性、更新能力和維修能力。此外，加強(qiáng)對(duì)用戶用電的監(jiān)管，完善規(guī)章制度，強(qiáng)調(diào)使用協(xié)議，嚴(yán)防竊電、不安全用電和私自改公共用電等隱患問題的出現(xiàn)。

第二，加強(qiáng)供電用電管理周期性工作。擬定周期進(jìn)行線損排查，并及時(shí)完善更新用戶數(shù)據(jù)存檔和線損情況統(tǒng)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線損管理工作中的各類問題，指派線損管理檢修專業(yè)人士進(jìn)行維護(hù)檢查，必要時(shí)進(jìn)行分段分站監(jiān)管，指定負(fù)責(zé)區(qū)域，避免浪費(fèi)人力資源[3]。

3.2 減少無用功的耗費(fèi)

目前的電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制下，不平衡的三相電負(fù)載、無功補(bǔ)償不足等問題仍然存在。變電器的使用過程中，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一些無功功率，這些無功功率的損耗較高，不容忽視。因此，要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行降損工作，必須要考慮變壓器的降損問題。合理的布局和配置無功補(bǔ)償設(shè)備是降低損失的關(guān)鍵。配電企業(yè)在日常運(yùn)營(yíng)時(shí)，對(duì)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)是降損的重要環(huán)節(jié)。缺少基本維護(hù)和保養(yǎng)的無功補(bǔ)償設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量電損，而設(shè)備裝置的利用率在維護(hù)后可以得到顯著提高。根據(jù)配電網(wǎng)特點(diǎn)選擇合適容量的變壓器也可以降低配電網(wǎng)電損率。負(fù)荷率過小或過大都容易引起較高的電損。通常，變壓器所選擇的負(fù)荷率在70%左右。

3.3 優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在配電企業(yè)中，配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷在延伸和擴(kuò)展。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化無疑便捷了人們的生活，但是配電網(wǎng)的線損也與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系。以往網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致配電網(wǎng)產(chǎn)生了大量的線路損失，如果不對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和整合，線損問題得不會(huì)解決，將無法提高配電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和整和，對(duì)存在問題的網(wǎng)絡(luò)區(qū)間進(jìn)行查找和整改十分必要。

電源位置點(diǎn)的確定是配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化最重要也最核心的部分。原有的配電網(wǎng)絡(luò)并沒有對(duì)電源點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，導(dǎo)致電源點(diǎn)位置偏離負(fù)荷的中心，增加了電能配送過程中產(chǎn)生的線損。進(jìn)行電源點(diǎn)位置優(yōu)化后，電源點(diǎn)和負(fù)荷的距離減小，降低了配電網(wǎng)絡(luò)的線損。設(shè)置合適的電源點(diǎn)位置以降低電損，通常需要注意三個(gè)問題——半徑、電源容量和點(diǎn)位密集程度。采用較小的半徑、適中的容量、密集的點(diǎn)位來設(shè)置電源，可以顯著減小電損。

4 結(jié) 論

綜上所述，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐摸索和理論研究，已經(jīng)形成了多種線損計(jì)算和預(yù)測(cè)方法。供電企業(yè)可以根據(jù)理論模型計(jì)算的線損結(jié)果，優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改變電源點(diǎn)位置，并合理設(shè)計(jì)變壓器負(fù)荷量等，有效降低配電網(wǎng)的線損率。此外，可以通過分析實(shí)際線損率和理論線損率的差值來研究影響供電企業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行效率的原因，采取技術(shù)降損和管理降損手段切實(shí)降低配電網(wǎng)的電能損失，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。