電力系統(tǒng)中的輸配電線路的節(jié)能降耗分析

肖 晗

（吉林省地方病第一防治研究所，吉林 白城 137000）

輸配電線為電力系統(tǒng)的重要構(gòu)成，在電力系統(tǒng)運行階段發(fā)揮重要作用。伴隨經(jīng)濟技術(shù)的蓬勃發(fā)展，各類電器陸續(xù)被用于電力系統(tǒng)內(nèi)，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域及生活用電量的持續(xù)增加，電力系統(tǒng)的供電負荷明顯增加，此時電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運營難度相應(yīng)增加。在節(jié)約、環(huán)保理念被大力提倡的社會背景下，應(yīng)加大節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用力度，能顯著提升電能的利用效率，減少用戶的電費支出，延長輸電線路的使用壽命，創(chuàng)造出更多的社會效益與經(jīng)濟效益。

1 輸配電線路節(jié)能降耗工作的意義

電能沖擊感生成、輸送到廣大用戶實際運用的整個過程中，需要配合應(yīng)用很多輸配電線路及相應(yīng)的設(shè)備裝置等，以上這些對電能傳輸過程起保障作用的線路、元器件及設(shè)備等均有一定電阻，骨折在電能輸送過程中這些電阻一定會消耗掉一些電能。一些電力企業(yè)運營實踐中管理不到位及管理疏漏也會導(dǎo)致部分電能損失，在電力行業(yè)內(nèi)將以上這種能耗與損失統(tǒng)一叫作線損，而線損又有技術(shù)線損與管理線損兩大類型，前者主要電能傳輸時局部直接損失在傳輸裝置的電能，主要包括和電流平方成正比的配電線路導(dǎo)線和變壓器繞組內(nèi)的電能損失，業(yè)內(nèi)也將其叫作負載損失；與運行電壓相關(guān)聯(lián)變壓器損失與電容，電纜絕緣介質(zhì)出現(xiàn)的損失，電能表線圈自身損耗等失。在電力生產(chǎn)中，可以采用適宜的技術(shù)措施減少技術(shù)線損。管理線損是在計量的統(tǒng)計管理過程出現(xiàn)的，包括各類型電表的整體誤差；錯誤抄寫，漏抄及計算偏差；電力設(shè)備局部漏電；無表用電，竊電等導(dǎo)致的電量損失問題，以上均需配合相應(yīng)的管理方法去規(guī)避與減少。

近些年中，我國人們經(jīng)濟收入顯著提升，物質(zhì)生活也有很大改善，日常生產(chǎn)、生活中配置好各種用電設(shè)備，這是導(dǎo)致我國的總用電量顯著增加的主要原因，電網(wǎng)運營中承擔(dān)的負荷也相應(yīng)增長。線損是城市配電網(wǎng)運行中的常見問題，在輸配電線路建設(shè)中應(yīng)積極采用節(jié)能減耗措施去減少線損問題，有助于減少用戶的電費支出數(shù)額，降低企業(yè)的運營成本，幫助他們創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟利潤，也能起到節(jié)省能源及環(huán)保的作用。故而，積極做好輸配線路的節(jié)能降耗工作具有很大的現(xiàn)實意義。

2 輸配電線路的節(jié)能降耗技術(shù)類型

2.1 電氣節(jié)能設(shè)計

2.1.1 導(dǎo)線材質(zhì)國外電力領(lǐng)域中應(yīng)用鋁包鋼芯鋁絞線的時間相對較長，和等同結(jié)構(gòu)的普通鋼芯鋁絞線相比較，鋁包鋼芯鋁絞線有抗腐性能優(yōu)良、能耗偏低等優(yōu)勢。鋁層整體包裹鋁絞線的鋼絲，不會和鋁股直接接觸，規(guī)避發(fā)生電腐蝕問題，進一步強化抗腐能力，延長導(dǎo)線的使用年限，普通鋼芯鋁絞線的內(nèi)層鋁單絲直接接觸鍍鋅鋼絲，在外部水蒸氣與污物的浸漬作用下以上電勢有差異的兩種金屬會發(fā)生點位腐蝕問題，加速鋼芯老化進程。但若從經(jīng)濟角度分析，當(dāng)下鋁包鋼芯鋁絞線價格偏高，經(jīng)濟效益偏差。

2.1.2 節(jié)能金具

可以選用鋁介金金具，通常選用非磁性稀土鋁介金材料制造鋁介金懸垂線夾主件，其有自重輕、能耗低、光滑度優(yōu)、耐腐蝕性強等特征，應(yīng)用時能創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，當(dāng)下在國內(nèi)有較廣泛應(yīng)用，技術(shù)成熟度已達到較高層面上[1]。

2.2 環(huán)保設(shè)計

配電線路設(shè)計實踐中應(yīng)重視環(huán)保因素，建設(shè)塔位應(yīng)盡可能避開陡坡及容易出現(xiàn)塌方、沖溝或它類地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)段，選擇使用桿塔塔位躲避不良塔位，平地泥沼區(qū)段選擇時要盡可能躲避低注、河岸及水流容易沖刷到的地形，適當(dāng)提升基礎(chǔ)主柱的高度，方便將余土就地堆置在塔基基面，減少余土外運。在丘陵區(qū)盡量選擇的凸起地形上布置塔位，減少排水溝的挖掘數(shù)目與規(guī)模，并逐一測量基塔基平面，選用型號適宜的桿塔，配合應(yīng)用高低柱基礎(chǔ)設(shè)施，進而更好的滿足對基礎(chǔ)邊坡穩(wěn)定性提出的要求，把土方開挖量降到最低。減少擋土墻的布置數(shù)目，利用植被綠化代替水泥抹面去處理塔基面，應(yīng)用相對自然的方法實現(xiàn)對塔基面水土的有效保護。

2.3 諧波抑制

既往有很多研究發(fā)現(xiàn)[2]，諧波電流會對輸配電線路裝置造成不同程度的損害，面對以上這個現(xiàn)實問題，研究者已經(jīng)探查到相應(yīng)的處理方法，即在變壓器低壓工況下嚴禁安置濾波器。通過分析無源電力濾波和無功補償電容器并聯(lián)運轉(zhuǎn)方式，能發(fā)現(xiàn)諧波電流對功率的傳輸及配置過程能形成較強的抑制作用，也能為電力系統(tǒng)運行時提供無功補償，不僅能生成電流，還能較明顯的減少輸配電的損耗功率。

圖1 無源電力濾波和無功補償電容器并聯(lián)運行特性

3 輸配電線路節(jié)能降耗中常見問題

3.1 電網(wǎng)規(guī)劃

電網(wǎng)規(guī)劃是輸配電線路節(jié)能降耗實踐中的重要環(huán)節(jié)，確保規(guī)劃的合理性、科學(xué)性，有助于減少電能的損耗量，但在具體節(jié)能過程中電網(wǎng)自身可能存在著一些不足。電網(wǎng)規(guī)劃時在主客觀多種因素的作用下，可能造成被規(guī)劃的內(nèi)容不能確保輸配單線路實現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能降耗目標(biāo)，例如，操作人員能力、素質(zhì)參差不齊、規(guī)劃管理不到位及編制的規(guī)劃方案完善性不足等，也可能是電網(wǎng)規(guī)劃實踐中應(yīng)用到的線路自身存在一些不足，未能選用經(jīng)濟性高及降耗效能大的輸配電線路產(chǎn)品。

3.2 設(shè)備選型

輸配電設(shè)備基本是由多個部件構(gòu)成的，各部件均有一定的電阻，電力輸送階段自身會出現(xiàn)不同程度的損耗，在電力行業(yè)內(nèi)這種損耗被統(tǒng)一稱之為線損。電網(wǎng)內(nèi)用于輸送和調(diào)配電能的各類元件產(chǎn)生的損耗主要有變壓器設(shè)備引起的損耗，這種損耗屬于可變損耗，直接影響節(jié)能降耗效果，故而應(yīng)做好設(shè)備的選型工作，真正實現(xiàn)節(jié)能降耗。

實現(xiàn)對變壓器的節(jié)能管理。變壓器運行階段產(chǎn)生的電能消耗量在系統(tǒng)總電能消耗量中占比較高，若能應(yīng)用節(jié)能型變壓器則能取得良好的節(jié)能降耗成效，具體實踐中，可以把節(jié)能降耗相關(guān)技術(shù)應(yīng)用在降壓領(lǐng)域中，可以從如下兩方面著手：一是引進使用最新型式的變壓器，現(xiàn)已經(jīng)證實，非晶合金鐵芯材料的變壓器的節(jié)能降耗效力最強，這種變壓器使用時不會消耗掉較多的電能，并且也不會形成較大的噪音；二是實現(xiàn)變壓器運行的經(jīng)濟化，實質(zhì)上就是按照變壓器內(nèi)的電流量去選出適宜的運行方式，借此方式有效調(diào)控變壓器電量的載荷，保證電能通過=變壓器時，將=能把電能損耗量降到最低水平。在實踐中也要合理部署變壓器的運行臺數(shù)，當(dāng)前，變壓器并聯(lián)運行的很多優(yōu)勢已經(jīng)被證實，故而其在國內(nèi)很多供配電系統(tǒng)及工礦企業(yè)內(nèi)實現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用。數(shù)臺變壓器并聯(lián)供電時，應(yīng)結(jié)合實際負荷的大小去科學(xué)部署投入

運行的變壓器臺數(shù)，借此方式實現(xiàn)變壓器自身損耗的最低。當(dāng)n臺變壓器型號、容量等同時，可以采用下式計算出實際運行n臺變壓器的下限經(jīng)濟電流Imin：

上式內(nèi)，IN、ΔP0、ΔPk分別代表的是變壓器的額定電流、空載損耗及短路損耗。如果實際負荷電流I＞Ie時，應(yīng)用n臺變壓器運行；當(dāng)I＜Ie時，采用n-1臺變壓器運行。在這里筆者重點提及的內(nèi)容是，變壓器低壓側(cè)輸出電網(wǎng)，應(yīng)盡量構(gòu)建出環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，進而伴隨負荷改變更加方便的進行切換，或者決定最后投入運行的變壓器具體臺數(shù)，而且不會干擾各環(huán)節(jié)所需電力供應(yīng)狀態(tài)。針對呈季節(jié)性改變的負荷，可以運營并聯(lián)運行的形式去降低電能損耗量，但是針對晝夜波動性較大的負荷，不建議運用如上方法去減少變壓器電能損耗，這主要是因為其會導(dǎo)致需要對變壓器開關(guān)頻繁進行操作，增加開關(guān)檢修量。

提升變壓器負載的功率因數(shù)。變壓器效率會伴隨電力輸出功率、負荷功率因數(shù)的改變而作出一定變化。功率因數(shù)偏低時，效率也會降低。提升功率因數(shù)通常能取得較理想的節(jié)能效果，故而在變壓器二次側(cè)進行無功功率補償有助于降低變壓器運行過程中的損耗量。并且近些年中也有研究指出，采用無功功率補償?shù)霓k法也有助于減少高壓電網(wǎng)的線損，增強變壓器的負載能力以及優(yōu)化廣大用戶的電壓質(zhì)量。

3.3 管理方法

在陰雨天中，輸配電線路被雷擊的概率顯著增加。在自然界中，雷電自身具備較大能力及破壞性，一旦發(fā)生雷電現(xiàn)象時，雷電波容易對輸配電造成不同程度的破壞，對節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用效果形成不良影響。國內(nèi)既有電力技術(shù)手段還不能完全防控雷電的攻擊，應(yīng)盡早采用相應(yīng)的防控方法。當(dāng)下，城市內(nèi)不同線路之間的搭接路徑較為混亂，增加了危險事故的發(fā)生率，容易導(dǎo)致輸配電線路發(fā)生腐蝕問題，會明顯短縮電線的使用壽命。

4 處理方法

4.1 電網(wǎng)規(guī)劃

（1）供電企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)從思想上充分認識到電網(wǎng)規(guī)劃合理性與線路節(jié)能降耗目標(biāo)實現(xiàn)之間的關(guān)系，整體強化基層作業(yè)人員的節(jié)能意識，主動應(yīng)用自動化、負荷監(jiān)控與在線檢測等先進科技，有針對性的調(diào)整電網(wǎng)，不斷提升其完善性，力爭將電網(wǎng)運行時的能源浪費量降到最低，比如使用計算機系統(tǒng)測算、分析輸配電線路的損耗情況，利用調(diào)度自動化系統(tǒng)勾畫出主變設(shè)備的運行曲線圖，采用適宜方法進行調(diào)整，確保其處于最佳運行狀態(tài)，這樣主變設(shè)備運行時就能創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。

（2）科學(xué)選擇使用導(dǎo)線截面，確定符合電力系統(tǒng)安全運行的最小截面導(dǎo)線，但站在長遠角度分析，選用最小截面線路可能不能創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟。假定把最小截面線路增加二級，由線路損耗降低所創(chuàng)造出的收益能抵用增加的投資費用，維持線路運行的經(jīng)濟性，增加線路截面后能明顯減少線路的損耗量，使無功損耗降到最低。大部分工況下，輸配電線路的使用壽命通常是10年左右，較大的截面線路在10年內(nèi)通過降低損耗帶來的效益也是十分顯著的。

合理應(yīng)用架空導(dǎo)線，架空絕緣導(dǎo)線在確保輸配電線路穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，顯著提升了電能傳輸

效率，其原因主要有三點：一是因為架空絕緣導(dǎo)線被架設(shè)在高空，故而不會干擾沿線居民的生活及周邊環(huán)境；二是其對地域沒有提出過多的約束條件，顯著提升空間利用效率，也減少了電線桿資源的使用數(shù)目，最后減少了電網(wǎng)工程額度建造成本；三是選用了絕緣導(dǎo)線，導(dǎo)線間距非常小，電磁產(chǎn)生的阻力僅是傳統(tǒng)裸導(dǎo)線的三分之一，對電力輸配線路運行過程的電力及電壓均能起到良好的保護作用，降低其損耗或者損失量；四是在輸配電線中應(yīng)用架空絕緣導(dǎo)線，有助于延長電力線路自身的使用壽命，減少后期維修次數(shù)，使輸配電線路運行中取得良好的節(jié)能減耗成效。

（3）應(yīng)用串聯(lián)補償技術(shù)方法去優(yōu)化電網(wǎng)，特別適用于遠距離的輸配電線路的電網(wǎng)優(yōu)化領(lǐng)域中，短縮輸配電線路走廊范疇，減少能耗，提升電能的輸送效率。

4.2 應(yīng)用新型設(shè)備

因為輸配電線路自身應(yīng)用的材料有一定差別，產(chǎn)生的導(dǎo)磁率也有差別，表1內(nèi)統(tǒng)計了幾種較常用癲癇材料的相對導(dǎo)磁率[3]。

表1 幾種常見材料的相對導(dǎo)磁率

對于金屬材質(zhì)的導(dǎo)線，其相對磁導(dǎo)率越高，流經(jīng)的電流就越大。故而，技術(shù)人員在選擇電力線路材料時，低磁導(dǎo)率的新型材料通常是首選，以防因高磁導(dǎo)率而消耗掉較多電能，達到電力節(jié)能降耗目標(biāo)。

4.3 管理措施

（1）在輸配線管理實踐中要鋪筑避需針，這在很大程度上能減少雷電對電線造成額度損害，降低不同線路之間的停電次數(shù)，減少維修工作量，全面提升其使用效率。

（2）鋪設(shè)禍合地線，地線主要是用于強化避需線和地線之間的連接效果，起到分流作用。

（3）適度簡化桿塔結(jié)構(gòu)，結(jié)合墻壁環(huán)境去完善布置形式，一方面能減少材料的使用量，另一方面還能美化環(huán)境。

5 結(jié)束語

電力是人們生產(chǎn)、生活的重要基礎(chǔ)，供電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀已經(jīng)不能較好的滿足社會需求，線路實現(xiàn)降低損耗是輸配電工程建設(shè)階段的重中之重，應(yīng)加大節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用力度，使供電企業(yè)能提供更多資源輔助我國經(jīng)濟發(fā)展，在電力行業(yè)內(nèi)全面實現(xiàn)降低電力損耗，節(jié)約能源，保護環(huán)境。