10kV電網(wǎng)線路損耗特性及降損措施研究

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司 王 煒

1 引言

電能是當前我國社會之中最為重要的能源形式，也是確保國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和社會穩(wěn)定和諧的關(guān)鍵。為了確保對能源的充分利用，在對應(yīng)的工作之中實施相應(yīng)的節(jié)能降耗措施尤為關(guān)鍵，而同時10kV配電線路在所有電網(wǎng)線路之中線損率最高，因此相關(guān)人員需要重點針對這一系統(tǒng)進行降損工作。

2 10kV電網(wǎng)線損的影響因素

電網(wǎng)線路損耗所指的是從發(fā)電廠發(fā)出的電能，在傳輸上網(wǎng)直到將其供應(yīng)到用戶的過程之中所產(chǎn)生的各類損耗的累加，在電能上網(wǎng)輸送和末端供給的過程中，相關(guān)的電網(wǎng)元件、設(shè)備上所產(chǎn)生的電能損耗總和，即為線損。而從其產(chǎn)生的具體原因來看，這種現(xiàn)象是因為相關(guān)的線路和設(shè)備都存在一定的阻抗，當電流在流經(jīng)線路的時候?qū)a(chǎn)生對應(yīng)的有功損耗，而線損率則主要表示整體損失量在供電總量之中所占據(jù)的比例。

10kV配單網(wǎng)線損產(chǎn)生的影響因素主要可以分為電網(wǎng)網(wǎng)架因素、運行狀態(tài)因素、運維技術(shù)因素和其他因素四個方面，一是電網(wǎng)網(wǎng)架因素。電網(wǎng)網(wǎng)架因素主要是因為相關(guān)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，這其中又包括了相關(guān)電網(wǎng)的整體布局、電壓等級、供電半徑和線路截面等，這些因素都會在不同的層面上造成電網(wǎng)線損率的增加，有鑒于此，在當前的工作之中相關(guān)單位有必要對電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行合理的優(yōu)化；二是運行狀態(tài)因素。這一因素所指的是相關(guān)的電網(wǎng)在整體的潮流分布和負荷狀況方面的情況，這些因素將會對線路之中的電流值形成直接的影響，從而導致線損率的變化；三是運維技術(shù)因素。該因素指的是相關(guān)工作之中為了保證電網(wǎng)正常運行所采取的運行控制技術(shù)和維護措施等，例如常見的一些降損措施、無功補償技術(shù)等，這些手段的應(yīng)用是否合理會對相關(guān)的損耗情況產(chǎn)生比較直接的影響，因此有必要針對這些技術(shù)進行充分合理的應(yīng)用；四是其他因素。其他因素較為多樣，包括在工作之中對電量和損耗情況的計算出現(xiàn)差錯、竊電現(xiàn)象等，都會導致線損率的變化，尤其是10kV線路直接與用戶相連接，在這種情況之下相關(guān)的竊電問題比較嚴重，從而會推動線損率的提升[1]。

3 10kV優(yōu)化導線截面

技術(shù)降損措施是相關(guān)配電網(wǎng)在降低線損率過程中最為主要的手段。在工作之中進行對配網(wǎng)整體布局方式的充分優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上形成中心輻射狀、主管路輻射狀等電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，最終將能夠起到比較好的降損效果[2]。同時，相關(guān)的10kV配網(wǎng)線路所產(chǎn)生的線損，與線路的電阻、線路流經(jīng)的電流等因素成正比關(guān)系，而為了達到降損的目標，相關(guān)單位可以從如下技術(shù)措施入手達到效果。增加導線截面，電阻公式：

公式中，S表導線的截面，隨著相關(guān)導線的截面增加，則線路自身的電阻將會逐步降低，以現(xiàn)階段常用的鋼芯鋁絞線為例，LGJ-50型號的導線，其單位電阻一般為0.63Ω/km，其單位感抗則通常為0.418Ω/km，而LGJ-70型號的鋼芯鋁絞線，其單位電阻則為0.45Ω/km，單位感抗則為0.408Ω/km，隨著截面的增大，相關(guān)導線的電阻和感抗將會呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢，見表1。

表1 常見線路型號的電阻及感抗

當然，在相應(yīng)電阻公式之中，L所表示的是導線的長度，當導線長度縮短的情況下，線路本身的電阻也會得到降低，從而達到節(jié)能降耗的效果。實際上在現(xiàn)階段我國的10kV配電網(wǎng)之中，線路過長始終是影響線損的重要因素，有鑒于此，在非工作之中合理地進行線路的縮短，降低相關(guān)供電的整體半徑，也是實現(xiàn)降損的重要手段。但需要注意的是，供電半徑的影響因素較多，包括電網(wǎng)的網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷密度、用戶組成等，因此根據(jù)這些因素進行對半徑的合理調(diào)整，最終能夠達到比較良好的降損效果。

以城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)兩種情況為例，在城網(wǎng)用電負荷密度小于2000kW/km2，將10kV配電網(wǎng)的供電半徑控制在5km范圍以內(nèi)，城網(wǎng)臺區(qū)供電半徑控制在0.3km范圍以內(nèi)，降損效果將會比較良好。而如果負荷密度超過10000kW/km2，將10kV配電網(wǎng)的供電半徑控制在2km，城網(wǎng)臺區(qū)供電半徑控制在0.15km左右，所取得的降損效果會比較良好[3]。而針對農(nóng)網(wǎng)，其本身的用電負荷密度就不高，根據(jù)情況進行合理調(diào)整，以保證其降損效果即可，如當用電負荷密度在200kW/km2，將10kV配電網(wǎng)的供電半徑控制在12km，臺區(qū)供電半徑控制在0.8km左右即可。此外，在工作之中合理地進行電壓水平的提升也能夠促進10kV配電網(wǎng)的損耗降低，從既往的經(jīng)驗之中可以了解到，將電壓從0.22kV提升至0.38kV，可以降低66.4%的電能損耗，而如果將配網(wǎng)6kV電壓提升至10kV，則可以實現(xiàn)降損64%的效果。基于這一實際情況，相關(guān)單位在工作之中可以將原本6kV的供電電壓提升至10kV，或者是在相關(guān)的低壓臺區(qū)，進行自動調(diào)壓功能的變壓器的使用。

4 配置變壓器經(jīng)濟運行

在10kV配電線損之中，變壓器所產(chǎn)生的損耗是最為主要的部分，而變壓器的損耗在類型劃分方面又可以分為銅損和鐵損，特別是當相關(guān)設(shè)備在工作之中整體負載相對較低的時候，其運行電壓將會顯著升高，從而帶來大規(guī)模的空載損耗。為了實現(xiàn)對這一問題的有效防范，相關(guān)單位在推進工作開展的時候應(yīng)當盡可能確保變壓器處于經(jīng)濟運行的狀態(tài)，主要可以從幾個方面入手。

一是進行新型變壓器的使用。為了避免相關(guān)變壓器在運行過程中出現(xiàn)較大的損耗問題，工作推進階段可以進行新型低耗能變壓器的使用，相關(guān)變壓器具有較強的抗短路能力，空載狀態(tài)下的功耗較低[4]。以315kVA變壓器為例，S7-315型號的空載損耗在0.77kW左右，負載損耗在4.8kW左右，而S13-315型變壓器，在空載損耗方面僅為0.35kW，負載損耗則在3.65kW左右，顯著更低，見表2，由此可見，在降低線路損耗的過程中，如通過進行對變壓器的合理選擇，最終將能夠?qū)崿F(xiàn)比較良好的降低線損的效果。

表2 不同型號變壓器損耗情況（單位：kW）

二是進行對變壓器容量的合理配置。變壓器容量也是影響到線損的重要因素，一般來說變壓器在額定負載β在40%～75%運行的時候，其所能夠獲得的運行效率是相對較高的，同時在這個負載之下所產(chǎn)生的損耗也會相對較小。因此相關(guān)單位和人員在工作之中應(yīng)當對變壓器的負載進行合理安排，或者是進行容量與現(xiàn)階段的供電需求更為契合的變壓器，在這種方式之下將能夠確保對應(yīng)的變壓器在經(jīng)濟的負載區(qū)間有效運行。

三是多臺變壓器共同使用的時候，相關(guān)工作人員可以從實際情況出發(fā)，對各臺變壓器的使用和退運進行安排，這種措施將確保相關(guān)變壓器均處在相對經(jīng)濟的運行狀態(tài)，從而充分避免損耗問題。

四是合理使用有載調(diào)壓變壓器。如果相關(guān)區(qū)域的負荷波動情況相對較為顯著，則在進行變壓器使用的過程中可以通過應(yīng)用自動有載調(diào)壓變壓器，通過這種措施能夠保證對應(yīng)的電壓與實際負荷之間形成協(xié)調(diào)，最終起到良好的降損效果。

5 合理進行無功補償及三相負載平衡

在10kV配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，需要使用大量的感性設(shè)備，例如變壓器、電動機等，這些設(shè)備在運行過程中除了會對相關(guān)電網(wǎng)系統(tǒng)之中的有功功率進行吸收之外，還會吸收大量的無功功率，而這種情況的存在將會導致相關(guān)電網(wǎng)出現(xiàn)功率因數(shù)下降的現(xiàn)象，從而引發(fā)線路損耗以及變壓器損耗的產(chǎn)生。在應(yīng)對過程中相關(guān)單位和人員可以通過進行對功率因素的提升，從而達到降低對應(yīng)設(shè)備的無功功率的效果，通過這種方式也能夠減小配網(wǎng)線路電流，最終實現(xiàn)降低損耗的目的，所以該方法也是現(xiàn)階段一種比較有效的降低損耗的措施。通常而言，無功補償可以分為集中補償和分散補償兩種，其中集中補償所指的是在工作之中通過對相關(guān)變電站的低壓側(cè)，進行對應(yīng)的設(shè)備安裝，同時根據(jù)配網(wǎng)的實際負荷情況，依托電容器的偷竊調(diào)整達到補償效果[5]。不過在進行10kV配網(wǎng)的無功補償過程中，常常采取的措施是分散補償，即在大容量變壓器等設(shè)備位置進行對應(yīng)的無功補償裝置的安裝，同時根據(jù)配網(wǎng)的實際狀況來進行投切電容器操作，最終可以確保相關(guān)電網(wǎng)的功率因數(shù)能夠充分符合需求。

在現(xiàn)階段我國的10kV配電網(wǎng)之中，相關(guān)的低壓公變臺區(qū)采取的供電方式往往是以三相四線制為主，這種方式進行供電的時候，三相負荷通常是處于基本平衡的，當平衡狀態(tài)下，零線上的電流理論上為0。不過如果當相關(guān)區(qū)域的負荷狀況存在比較顯著的增減現(xiàn)象的時候，就會導致三相不平衡的現(xiàn)象出現(xiàn)，這種時候變壓器的低壓繞組將會產(chǎn)生零序電流，零序電流又會進一步形成零序磁通，導致零序電動勢的形成。相應(yīng)的電動勢與各相位的電壓進行相互疊加之后將會引發(fā)電壓中性點的偏移問題，導致負荷狀態(tài)相對較高的一相電壓出現(xiàn)顯著降低，而相反，負荷低的兩相則會出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，最終對于設(shè)備的整體運行狀況極為不利，甚至導致大量的線損電量出現(xiàn)，有鑒于此在工作之中相關(guān)人員有必要加強對三相不平衡現(xiàn)象的重視程度，并積極地應(yīng)用對應(yīng)的措施進行治理，如應(yīng)用符合調(diào)整措施來保證變壓器出口部位的三相負荷的相對平衡，從而實現(xiàn)對10kV配網(wǎng)線路的線損進行有效降低的目的。

6 強化反竊電查處力度

切點現(xiàn)象是導致現(xiàn)階段10kV配電網(wǎng)絡(luò)和低壓臺區(qū)出現(xiàn)高損耗的關(guān)鍵因素，在竊電行為出現(xiàn)的時候?qū)斐纱罅康墓┏鲭娏苛魇В瑥亩斐蓢乐氐木€損。針對這種情況，相關(guān)單位可以首先針對高損臺區(qū)的異常數(shù)據(jù)進行分析，從中對具有竊電嫌疑的用戶進行細致地篩選，并前往客戶現(xiàn)場進行全面的取證工作，根據(jù)取證結(jié)果來判定是否存在竊電行為，如果證實其存在竊電行為，則現(xiàn)場通知用戶針對線路進行處理，如果有必要也可以直接進行停電，要求用戶追補電費、違約使用電費等。同時相關(guān)電力企業(yè)在工作之中也應(yīng)當進一步加大反竊電宣傳力度，讓群眾充分認識到違章竊電所存在的危害，積極營造比較良好的電力使用氛圍。同時也可以聯(lián)合公安機關(guān)和執(zhí)法部門，定期進行針對竊電行為的聯(lián)合行動，實現(xiàn)對竊電用戶的震懾效果。最后，采取技術(shù)手段來防范竊電行為是該過程中比較關(guān)鍵的一環(huán)，相關(guān)單位在工作之中可以進行二次回路巡檢儀、表箱智能鎖等設(shè)備的使用，通過這些措施達到對竊電行為進行防范的效果。

7 結(jié)語

10kV電網(wǎng)的線損是當前人們比較關(guān)注的一個問題，線損的產(chǎn)生將造成大量的能源浪費，不利于我國經(jīng)濟社會的和諧健康發(fā)展，而在應(yīng)對過程中相關(guān)單位和人員應(yīng)當對造成線路損耗的具體原因和影響因素進行綜合性分析，在明確導致線損產(chǎn)生原因的前提之下，積極地利用技術(shù)手段和管理手段來進行防范工作的實施，最終保障我國能源使用的安全性和穩(wěn)定性。