輸配電及用電工程中線損管理要點(diǎn)分析

朱秀錦

（福建潤(rùn)秀電力發(fā)展有限公司，福建 莆田 351100）

近年來，我國(guó)在輸配電技術(shù)方面取得了重大的突破，對(duì)電力系統(tǒng)與配電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。然而，現(xiàn)階段，我國(guó)配電網(wǎng)對(duì)于線損管理方法的研究，仍然存在一定的不足，單一地將線損率作為一項(xiàng)指標(biāo)任務(wù)，對(duì)其重視程度較低，不利于電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的穩(wěn)定發(fā)展，嚴(yán)重情況下，可能制約電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)約電力能源的協(xié)同發(fā)展[1]。基于此，本文以某地區(qū)X輸配電及用電工程為例，提出了線損管理方法設(shè)計(jì)，為我國(guó)電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1 線損定義及主要內(nèi)容

線損基于廣義分析角度來說，指的是配電網(wǎng)中電能受到其他因素影響，導(dǎo)致配電、輸變電等環(huán)節(jié)產(chǎn)生了電能損耗。通常情況下，線損主要由于電力設(shè)備未達(dá)到理想的預(yù)期狀態(tài)，導(dǎo)致電流輸送中出現(xiàn)阻抗，造成一定數(shù)量的損耗。線損受到電網(wǎng)運(yùn)行多方面因素的影響，大多數(shù)體現(xiàn)在電量與電能損耗上[2]。導(dǎo)線線損出現(xiàn)的原因較多，主要包括線纜的電阻出現(xiàn)異常作用、電磁場(chǎng)出現(xiàn)渦旋、交變磁場(chǎng)作用及電網(wǎng)管理出現(xiàn)漏洞[3]。首先，針對(duì)線纜電阻作用分析，輸配電及用電工程中的導(dǎo)線自身存在電阻，具有傳導(dǎo)電能的作用，電網(wǎng)中的電流流經(jīng)導(dǎo)線，會(huì)產(chǎn)生一定的熱能，通過導(dǎo)線傳遞給電網(wǎng)周圍的介質(zhì)，進(jìn)而形成了電網(wǎng)電能的損耗。此類電能損耗的大小具有可變性，根據(jù)電流的變化而發(fā)生改變，因此，線纜電阻作用產(chǎn)生的損耗又稱為可變損耗[4]。電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的線損為固定的損耗。在電磁場(chǎng)運(yùn)行中，交流電流經(jīng)用電工程的電力設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，進(jìn)而形成一定的負(fù)載做功，此時(shí)，電網(wǎng)中的變壓器會(huì)受到較大影響，導(dǎo)致電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為交變磁場(chǎng)，進(jìn)而出現(xiàn)磁場(chǎng)的渦流現(xiàn)象，電網(wǎng)電壓等級(jí)波動(dòng)幅度較大，導(dǎo)致電能出現(xiàn)損耗。針對(duì)電網(wǎng)管理因素來說，主要指的是電網(wǎng)管理工作中出現(xiàn)的缺陷與漏洞，如用戶用電行為不當(dāng)、電網(wǎng)中儀器設(shè)備出現(xiàn)故障等，具有較強(qiáng)的不確定性，無法準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此，管理方面產(chǎn)生的電能損耗不能通過量化的方式進(jìn)行衡量[5]。

2 線損管理方法設(shè)計(jì)

2.1 明確線損產(chǎn)生原因

為了提高線損管理方法管理的質(zhì)量與效果，本文認(rèn)為，首先需要根據(jù)用電工程的實(shí)際運(yùn)行情況，確定線損產(chǎn)生的原因，為設(shè)計(jì)線損管理方法提供保障。根據(jù)線損的不同性質(zhì)與特性，對(duì)用電工程中的線損進(jìn)行分類，線損的類型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 輸配電及用電工程線損類型結(jié)構(gòu)

如圖1所示，針對(duì)線損的性質(zhì)劃分，其主要包括2種類型：理論線損與管理線損。其中，理論線損作為另一種表現(xiàn)形式，與技術(shù)線損相同，在配電網(wǎng)中分布較廣，主要是由線路損耗、線路灰塵過多、絕緣子電量損耗和繞組損耗等因素造成的；導(dǎo)致管理線損產(chǎn)生的原因較多，主要包括電能計(jì)量裝置故障、回路壓降過大、保險(xiǎn)絲熔斷和配電線路負(fù)荷不合理造成電量損失等。

2.2 計(jì)算理論線損率

在明確輸配電及用電工程線損產(chǎn)生的原因后，采用電壓損失法，計(jì)算理論線損率，為后續(xù)線損管理提供參考依據(jù)。電壓損失法主要通過獲取輸配電及用電工程中功率損耗與電壓損耗的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)理論線損率進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。首先，在輸配電及用電工程中選取n個(gè)臺(tái)區(qū)，要求臺(tái)區(qū)的配電變壓器需要具備一定的容量，符合容量標(biāo)準(zhǔn)要求，且變壓器的供電半徑需要具有代表特征，作為理論線損率計(jì)算中測(cè)量壓降的裝置?；谂潆娮儔浩鞑煌某鼍€形式，找出各個(gè)出線的計(jì)算單元；選取電網(wǎng)干線，分別設(shè)定干線中的一級(jí)支線與二級(jí)支線。調(diào)整輸配電及用電工程的負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)，計(jì)算電網(wǎng)干線一級(jí)支線的電壓損耗率，計(jì)算公式為

式中：Umax為輸配電及用電工程負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)，配電變壓器的出口電壓；U1max為輸配電及用電工程負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)，配電變壓器的干線末端電壓。此時(shí)，輸配電及用電工程的功率損耗率為

式中：Kp為輸配電及用電工程中變壓器功率損耗系數(shù)，與干線線路的結(jié)構(gòu)及分布規(guī)律具有一定的關(guān)聯(lián)；為輸配電及用電工程中分支導(dǎo)線的阻抗比；tanφ為影響線損率的功率因素。在獲取功率損耗率后，對(duì)用電工程中三相電流的不平衡程度進(jìn)行分析，綜合考慮小分支支線的損耗影響，對(duì)用電工程干線的電能損耗進(jìn)行計(jì)算，公式為

式中：F為干線電能損耗系數(shù)；f為干線負(fù)荷率；A為輸配電及用電工程中干線供電量參數(shù)。根據(jù)用電工程干線電能損耗計(jì)算結(jié)果，獲取一級(jí)支線與二級(jí)支線的負(fù)荷分布規(guī)律，根據(jù)規(guī)律結(jié)果，計(jì)算輸配電及用電工程中電能表的電能損耗總和，即理論線損率，計(jì)算公式為

式中：a為輸配電及用電工程中單相電能表的損耗電能參數(shù)；b為輸配電及用電工程中三相電能表的損耗電能參數(shù)；n為單相電能表的測(cè)試個(gè)數(shù)；m為三相電能表的測(cè)試個(gè)數(shù)。通過以上計(jì)算，最終獲取輸配電及用電工程中的理論線損率。

2.3 優(yōu)化輸配電及用電工程導(dǎo)線截面

基于上述輸配電及用電工程理論線損率的計(jì)算結(jié)束結(jié)果，結(jié)合用電工程中的壓降原理，對(duì)導(dǎo)線截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行導(dǎo)線截面優(yōu)化設(shè)計(jì)前，首先，構(gòu)建線損管理體系，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 線損管理體系結(jié)構(gòu)

如圖2所示，線損管理體系主要包括決策優(yōu)化、比較分析、計(jì)算計(jì)量、方案診斷和定位監(jiān)測(cè)5個(gè)部分，對(duì)線損進(jìn)行全方位的管理。對(duì)導(dǎo)線的線徑進(jìn)行合理配置，避免對(duì)導(dǎo)線截面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，造成不必要的成本損失。依據(jù)相關(guān)的配電線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，本文認(rèn)為，輸配電及用電工程中，主干線、分干線及分支線導(dǎo)線的線徑應(yīng)當(dāng)大于等于LGJ-85 mm2，LGJ-70 mm2，LGJ-50 mm2，低壓線路導(dǎo)線的線徑需要根據(jù)具體的輸配電及用電工程進(jìn)行選取。導(dǎo)線線徑配置完畢后，結(jié)合當(dāng)?shù)赜秒姽こ淌褂玫慕?jīng)濟(jì)電流密度，從輸配電及用電工程節(jié)能效益的角度出發(fā)，更換導(dǎo)線截面，并對(duì)導(dǎo)線截面更換優(yōu)化后的節(jié)電量進(jìn)行計(jì)算，公式為

式中，ΔA為導(dǎo)線截面更換優(yōu)化后的節(jié)電量；I為輸配電及用電工程年均電流；R1為導(dǎo)線截面未更換優(yōu)化前的導(dǎo)線電阻；R2為導(dǎo)線截面更換優(yōu)化后的導(dǎo)線電阻。通過上述公式，獲取導(dǎo)線截面更換優(yōu)化后的節(jié)電量，與配電線路技術(shù)要求中的節(jié)電量進(jìn)行對(duì)比，判斷節(jié)電量是否符合相應(yīng)的要求，進(jìn)而采用無功補(bǔ)償?shù)姆绞?，改善用電工程中設(shè)備的容量，最終實(shí)現(xiàn)線損管理的目標(biāo)。

3 對(duì)比分析

為了對(duì)本文提出的輸配電及用電工程線損管理方法的可行性作進(jìn)一步客觀分析，進(jìn)行了如下文所示的實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)選取某地區(qū)X輸配電及用電工程為研究對(duì)象，對(duì)該用電工程供電公司2020年的用電情況與線損率作出全面調(diào)查分析可知，X輸配電及用電工程在2020年的線損率為8.443%，線損率預(yù)期指標(biāo)為9.026%，較預(yù)期指標(biāo)相比，線損率降低了0.583個(gè)百分點(diǎn)，指標(biāo)完成情況良好。該供電公司現(xiàn)有職工823人，綜合電壓合格率完成3.254%，低壓線損率為4.022%。基于供電公司電網(wǎng)建設(shè)的整體安排，本次實(shí)驗(yàn)選取的用電工程采用低壓智能線損管理體系，通信模式包括有線通信與無線通信2種，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性具有一定的優(yōu)勢(shì)。在掌握X輸配電及用電工程相關(guān)信息數(shù)據(jù)后，將本文設(shè)計(jì)的線損管理方法應(yīng)用到該用電工程中，建立線損管理考核體系，設(shè)置考核體系中線損管理指標(biāo)的目標(biāo)值，利用MATLAB軟件，對(duì)本次用電工程線損管理的完成情況進(jìn)行分析，見表1。

表1 線損管理指標(biāo)及完成值

根據(jù)表1中的內(nèi)容可知，實(shí)驗(yàn)中的輸配電及用電工程在應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的線損管理方法后，各項(xiàng)線損考核管理指標(biāo)的完成值均符合預(yù)期目標(biāo)值，整體線損管理情況良好。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置本文提出的線損管理方法為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)的管理方法為對(duì)照組，設(shè)置半年時(shí)間的運(yùn)行管理，將2種方法應(yīng)用到X輸配電及用電工程中，實(shí)時(shí)記錄用電工程線損率的變化情況，對(duì)比結(jié)果如圖3所示。

圖3的對(duì)比結(jié)果顯示，本文提出的線損管理方法在短時(shí)間內(nèi)降低了用電工程的線損率，線損率最高降低了4.65個(gè)百分點(diǎn)，且線損率不存在上升趨勢(shì)，傳統(tǒng)線損管理方法的線損率下降速度較慢，在3月份線損率再次出現(xiàn)了上升趨勢(shì)，對(duì)比結(jié)果表明，本文提出的線損管理方法對(duì)于降低線損率具有明顯優(yōu)勢(shì)。

圖3 2種線損管理方法線損率對(duì)比結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，科學(xué)合理的線損管理方法，對(duì)于輸配電及用電工程的穩(wěn)定發(fā)展至關(guān)重要，能夠有效地降低配電網(wǎng)中電能的損耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)節(jié)能發(fā)展的目標(biāo)。本文在傳統(tǒng)線損管理方法的基礎(chǔ)上，作出了優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過本文的設(shè)計(jì)，使電力能源得到了充分的合理利用，降低了輸配電及用電工程的線損率與電能損失，為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力能源節(jié)約的目標(biāo)提供了一定保障。