城鄉電網線損的溯源與管理

張子惠 廖乾國 張瑞雨 王靜波

摘要：目前我國低壓線損率或臺區線損率較高約為4%，造成大量能源損失，本文從電網設計到負荷側需求側管理，對以前的模式做了顛覆性變更。經過實踐檢驗，能將臺區線損率降到2%，能將目前的10千伏線損率下降至少0.5%，達到降損節能的目的。

關鍵詞：臺區線損;低壓線損;降損節能;電網設計;負荷側需求側

我國的電網公司現在的線損管理是在不斷進步的。我國的城鄉電網供電最終端的也是最常見的就是0.4kV電網和10kV電網。但是，目前的線損率數據仍然居高不下。以國家電網公司下屬的一個省公司國網冀北電力有限公司為例，其下屬的5個地市公司低壓線損率目前大約在3.7%—4.5%之間。冀北公司所轄43個縣公司中，只有個別的縣公司0.4kV線損率每月數值偶爾會達到2%以下。設想把0.4kV線損率管理到2%以下。設想把0.4kV線損率管理到2%以下，創造的效益以市級供電公司（含下屬縣公司）為例，臺區電量估算每年180MkWh，合計效益大約在每年9000萬元，達到降損節能的目的。

想要做好線損管理工作，必須從線損的產生開始來研究，需從一個臺區或者一條線路的設計理念、電網架設、維修管理三個方面來論述這個問題。

一、第一方面：電網設計理念

電網設計理念的進步以及可以得到的預期目標，設計理念和電網架設是線損管理的源頭治理工作，對于線損管理非常重要。一個0.4kV供電臺區的誕生，主要是因為用電需求或規劃。線損管理工作中，最為重要的環節就是電網布局設計，而這一環節完成后再要修改就會造成較大的浪費。現存的電網設計存在問題分以下幾方面：（1）在電網布局設計中，通常使用的原則是便于施工原則比效益管理原則更有優先權，但這種做法會導致以下問題：城鄉電網布局設計有一定的缺陷。以目前0.4kV電網為例，變壓器的安裝位置，為了施工方便或者占地原因，配變安裝位置有30%左右不在負荷中心，往往忽略此臺區只要建成則使用幾十年甚至上百年，日積月累將因此造成大量電能損失，按照全國模型估算大約在幾十億kWh/年。（2）電網設計預留額度較小。以現在的0.4kV和10kV電網為例，電網設計預留額度小，交叉迂回，沒有遠景規劃，沒有需求側預留容量，施工采用就近方便原則而不是負荷管理效益管控原則;（3）電網載荷管理存在一些漏洞。目前的供電模式很少考慮負荷與設備的匹配，沒有設計輕載重載負荷的三相就地平衡，只是提供了電力供應，缺乏供電過程中和供電后的降低損耗問題。

本文提出一種電網布局理念和技術，解決降損節能的問題，大規模降低低壓線損率至2%以下（以下的設計技術不包含特殊臺區，比如一個臺區載荷幾戶或者邊遠山區等非普通臺區及特殊10kV電網）;10kV線損率至少降低0.5%。

在0.4kV電網設計中的引入線損管理理念：

第一步，合區配變選址。這個問題在篇首已經闡明，合區配變應安裝在負荷中心或接近。

第二步，電網設計容量理念延伸。（1）過去一般按照負荷增長預估10年設計，增長率按照5%每年計算。按實際情況，應該按照負荷增長預估20年設計。（2）每年的增長率最低應該是8%（和我國GDP增長靠近）。（3）增長率是按照復利計算，而不是現在的算法：

設計負荷功率/當前負荷=（1+5%×10）=150%，

按復利計算修正算法，應該是：

設計負荷功率/當前負荷=（1+8%）20=466%

還需要注意：（1）按照當地實際經濟增長率適當調整。（2）必須考慮電網末梢的預留需求側負荷。

比如，過去有的荒地不需要水利，而隨著社會進步可能開墾了荒地需要澆地;過去不通道路的地方也可能變成商業街。這些都需要預留容量。

第三步，實現任何一個計量點的負荷就地平衡，不論是單相的還是三相的都需平衡，以便實現負荷側電流自計量表箱開始向電源側逐漸平衡。類似于匯流成海的順序，從計量表箱電源線開始，分支線、支線、干線、配變二次線的每條相線、每段電網的細分平衡。優先原則就是舍近求遠，即遠端負荷平衡優先權高于近端，不能實現良好平衡的取靠近計量點加減，或者靠近的分支線、支線調整。目的就是追求三相負荷無限接近絕對平衡，這樣會造成零線電流最小，實現線損最低，和理論計算值的差距限制在±0.5%之內或更小。

在這個步驟中，每根電桿引下計量表箱電源線有兩種方案：第一種是全部三相電源和零線一起引下;第二種是居民單相負荷只是引下一根相線，如果有三相動力再重新引下三相相線作為電源線。

下面從低壓電網計量點的電源引線的投資效益比的角度論證一下兩種方案。假設某臺區有50個居民表箱，其中20個三相動力戶，電桿按照10米計算：按照第一方案設計，需要電源引下線50×4×10=2000米;按照第二方案設計，需要電源引下線大約為（50×2+20×4）×10=1800米。

投資差值大約為2000-1800=200米。這樣的投資差值在投資幾萬或十幾萬的臺區電網里幾乎可以忽略不計。

假設這個臺區每月供電20000kWh，按照第一方案按照2%、第二方案線損在4%來計算，每月節省400kWh，按鋁線計算，2個月收回投資差值。以此臺區改造周期20年計算，可節省電能為240×400kWh/月=96000kWh，約48000元。

可進一步提出，直接用銅線做引線也是更有經濟性。銅線雖然占用資金大，但是按照銅線節能和重復使用性價比高計算，更加能創造效益。

經過以上論證得出結論：第一種方案最優，并且最好是用銅電源線引下，進入表箱后安裝一個分線開關（可加封印的），可以同時給予單相照明負荷和三相動力負荷供電，如果三相動力負荷過大則采用獨立電源引線供電，至于負荷分配采用就地平衡原則，也就是居民表箱內按每戶的負載容量均衡分配于ABC三相，若有三相動力同時考慮進去。

比較兩種方案，第一種方案的優點明顯：（1）三相負荷就地平衡，降損節能;（2）如果該供電桿塔有三相動力，那么更加節約成本，和動力戶數正相關;（3）如果沒有三相動力戶則預留了三相四線供電電源，可預留臨時三相用電電源;（4）可以安裝臨時考核表，利于反竊電和查處漏電;（5）利于安裝就地無功補償設備，以便于大型三相動力戶的力率提升，有助于降損節能;（6）投資效益比非常高。

第一種引線方式尤其適用于城區、城鄉結合部和經濟發達的農村。但目前的電網結構絕大多數的電源引下線都是第二種方案。建議新建改建臺區采取第一種方案，老舊臺區在農網五期改造時采取上述方案，這可以給國家創造巨額效益，并且節省大量能源。

第四步，改變低壓電網拓撲結構。（1）改變原有的一條胡同一支線供電，變為兩條胡同一支線供電，把電網的樹形結構改變為魚骨形（也就是對生葉序形狀）結構。這可以把低壓電網的分支線減少一半，臺區線損在2%基礎上再降低30%達到1.5%以下。（2）實現計量點數量不變，表箱密度減少一倍，利于管理和調載。（3）改變單一的前門口跨院進線結構，實現了負載優化平衡。

二、第二方面：電網架設的設計理念引入

電網架設的設計理念應引入負荷側管理和需求側管理理念，并且可以得到預期效益。在本文提出的方案中，預留了未來的需求側負荷，同時跟進負荷側管理。為了滿足低壓電網的功率因數需求，可以依據桿塔計量點下所載負荷功率因數安裝自動無功補償裝置，進行三相分相控制、全部自動補償，就地解決無功功率消耗電能問題。這樣不僅從最末的用戶端解決了無功補償問題，也同時做了降損節能工作，而且對于降低臺區線損率有很大作用。

但是，同時注意低壓電網載荷過多或過少問題。新裝臺區就幾戶十幾戶，無視配變的經濟運行和空載低載損耗，也在一定程度上造成了資源占用和能源浪費。臺區建成后，需要對線損率進行實際監測、優化、驗收、歸口管理。以往的模式是由供電所、電力站、營業站自行粗糙設計，自主施工、自行管理，造成這個局面的根源是把一個臺區供電的降損節能工作弱化了，忽視了損失日積月累、積少成多的問題。采用監測優化驗收模式后，線損率已經很穩定了，再歸口于一線所站進行管理，由于已經出了穩定數據，那么管理單位也有了可供參考的標的數值，責任也可以分得更清楚。

三、第三方面：管理方面，側重于載荷管理和功率因數管理

首先：載荷管理。按照上述理念和電網架設的論述完成電網布局后，下一步就是線損管理中的負荷管理。0.4kV的荷管理最主要的還是調整負荷平衡工作。因為所有用戶的用電情況是動態的，也就是也許今年電量小明年就大了后年又小了，不論負荷是單相或三相都有這個問題，0.4kV電網此項工作開展很少，10kV及以上電壓等級的用戶的單相負載均勻分配到三相電源上，通常被忽略，因此需要定期或不定期的開展負荷調整平衡工作。

其次，論述下電網功率因數的問題。對于國有配變的功率因數監控及提高工作，還有很大的空間，難點在于10kV及以上電壓等級的用戶的功率因數管理問題。我國的現行政策是以罰款督促用戶功率因數提升。挨罰的用戶認罰但是不搞提升，究其原因是不懂電氣知識，主要從自己精通的方面考慮降低商品成本或企業工商業的成本。這種模式忽略了一個很重要的現代社會管理要素：錢或者資產是你個人的，但是浪費的資源是國家的，資源不可再生。

正確的管理模式應該為：罰款之后限期整改，不改的加倍罰款直到用戶不能承受為止;或者效仿以色列管理水資源的措施——巨大浪費或異常需求過高的不再給予資源供給。

本文從電網設計理念、架設、管理三個方面來論述了城鄉電網線損管理，結論不僅適用于0.4kV、10kV電網管理，更高等級電壓的電網同樣可以吸納采取上述理論。從末梢做起，從小微做起，降損節能，減少資源浪費，建設節約型社會。

參考文獻：

[1]黃天顧.農村電網改造中配電工程施工的管理[J].世界華商經濟年鑒·城鄉建設，2012，000（011）：143-144

[2]黃劼.城市電網線損智能管理分析方法研究[J].中國電力教育，2011

[3]袁敬中，羅毅，崔巍.加強電網設計管理 努力提升技術水平[J].華北電業，2016（4）：62-63

[4]廖學琦，鄭大方.城鄉電網線損計算分析與管理[M].中國電力出版社，2011

[5]彭朝文.農村電網線損異常分析及管理方法[J].工程技術：引文版，2016（20）：00298

[6]昌國樂.基于當前城市建設中電網協調發展與規劃管理的探討[J].城市建設，2012，000（023）：1-5