臺(tái)區(qū)線路損耗抑制的方法與應(yīng)用

吳懷波，宋浩杰，胡文劍，王文林，吳長江，王紀(jì)旋

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司黃山供電公司，安徽 黃山 245000）

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，低壓配電網(wǎng)的損耗所占比重最大。受限于各種實(shí)際條件的限制，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)不僅設(shè)備眾多，元器件數(shù)量龐大，而且其線路架構(gòu)也十分復(fù)雜。加上各地區(qū)管理標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)水平的不統(tǒng)一，導(dǎo)致其線路損耗維持在較高的水平，因此線損的降低有巨大的發(fā)展空間。如何針對(duì)不同臺(tái)區(qū)進(jìn)行降損規(guī)劃也是電網(wǎng)規(guī)劃的一大重難點(diǎn)。

2 臺(tái)區(qū)線路損耗抑制的原理與規(guī)劃

2.1 線路損耗抑制方法

對(duì)于線損而言，其具有統(tǒng)一形式的表達(dá)式，即Ptotal=2I2R。但對(duì)于不同的供電方式，即單相供電與三相供電而言，其治理方式則具有較大的差別：對(duì)于單相供電方式，其電流I是穩(wěn)定的，因此對(duì)于線損主要為降低為線路上的電阻R；對(duì)于三相四線供電方式，其總損耗不僅取決于A、B、C三相相線上的損耗，還有中性線上的損耗。因此在三相四線供電方式中，降低其中性線損耗使其接近于零，是降低線損的有效方式。

對(duì)于單相線路損耗的抑制，可以采取增大傳輸導(dǎo)體的橫截面積或減少進(jìn)戶線和表后線長度的方法降低線損。對(duì)于三相線路損耗的抑制，可以采取使三相電流平衡、臺(tái)區(qū)變壓器一改多以及使變壓器安裝位置盡量在負(fù)荷中心的方法降低線損。

2.2 建改臺(tái)區(qū)與存量臺(tái)區(qū)抑制線損的規(guī)劃

2.2.1 臺(tái)區(qū)規(guī)劃原則

在過去的臺(tái)區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，通常在采用的方法是變壓器容量加大、導(dǎo)線變粗、電桿加長、表箱換新等簡單粗暴的思路。而在變壓器位置、低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹U塔落點(diǎn)等往往更多的是考慮到施工便利、減少破占等因素，而對(duì)于接戶線、進(jìn)戶線長度、負(fù)荷中心點(diǎn)、線路迂回曲折、無功補(bǔ)償精度、線損率等指標(biāo)則考慮較少，設(shè)計(jì)方法低水平重復(fù)、對(duì)新技術(shù)的運(yùn)用不足且缺乏科學(xué)理論支撐，因此降損成效不明顯。相較于此，在臺(tái)區(qū)規(guī)劃時(shí)應(yīng)該遵循：變壓器經(jīng)濟(jì)選擇，而非一味的小容量換成大容量；導(dǎo)線選型需合理且曲折迂回小，而非單純不斷加粗導(dǎo)線橫截面；保證中性線電流和無功電流趨零；臺(tái)區(qū)一改多，降低線損率和末端壓降。

各項(xiàng)指標(biāo)基準(zhǔn)值如表1所示。

表1 低壓電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行四類區(qū)域典型指標(biāo)基準(zhǔn)值

2.2.2 建改臺(tái)區(qū)規(guī)劃

為了在建改臺(tái)區(qū)讓中性線損耗近零，須充分考慮變壓器中心偏移、曲折系數(shù)、功率因數(shù)、單相供電長度、進(jìn)戶線長度、末端壓降以及分布式光伏電源等因素。可以按照以下步驟對(duì)建改臺(tái)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

負(fù)荷及入戶點(diǎn)調(diào)查：逐戶調(diào)查用電負(fù)荷及設(shè)備工況特性，實(shí)現(xiàn)表箱近零入戶、計(jì)量方式合理、無功就地補(bǔ)償平衡。

表箱及表計(jì)調(diào)查：確定表箱落在入戶點(diǎn)近零處，建立表箱與用戶表計(jì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

變壓器容量選擇：根據(jù)全年365天96點(diǎn)負(fù)荷曲線，計(jì)算建改范圍內(nèi)的總?cè)萘啃枨螅x擇最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行容量。

科學(xué)規(guī)劃分區(qū)：以“短半徑、密布電”為原則，實(shí)現(xiàn)變壓器組成方式不同形成多種規(guī)劃分區(qū)方案。

精準(zhǔn)選容布點(diǎn)：確定每個(gè)區(qū)域的容量需求，應(yīng)滿足最大月份用電量占比與總?cè)萘空急认嗥ヅ洌儆?jì)算每片區(qū)的負(fù)荷中心，支撐現(xiàn)場配變落位。

靈活拓?fù)浞绞剑焊鶕?jù)現(xiàn)場房屋布局，巧用母排、墻壁（或電纜）分接箱接續(xù)表箱等方式，實(shí)現(xiàn)檢修運(yùn)維更便捷。

智能路徑規(guī)劃：人工標(biāo)識(shí)衛(wèi)片障礙物和航拍建模等多種方式，機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證立桿排線并校驗(yàn)，以迂回、曲折系數(shù)最小不斷優(yōu)化路徑走向。

理論線損計(jì)算：按規(guī)劃拓?fù)溟_展理論線損，給出單相用戶接入相別，標(biāo)相施工、核相驗(yàn)收。

方案確定：對(duì)比多種設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)行效益，綜合確定最合理設(shè)計(jì)方案，出施工圖。

2.2.3 存量臺(tái)區(qū)規(guī)劃

對(duì)于存量臺(tái)區(qū)的中性線損耗近零與三相不平衡治理，其工程實(shí)踐的流程分為四步。

臺(tái)區(qū)現(xiàn)場基礎(chǔ)模型采錄：臺(tái)區(qū)三相平衡優(yōu)化需要精確的拓?fù)淠Ｐ瓦M(jìn)行仿真分析，模型如果與現(xiàn)場實(shí)際情況不一致，會(huì)直接影響三相不平衡治理效果，甚至加重三相不平衡影響程度，因此，為保證三相不平衡治理效果，須在臺(tái)區(qū)現(xiàn)場進(jìn)行模型繪制，借助移動(dòng)繪圖終端App、測(cè)距儀、核相儀等設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場模型采錄。

臺(tái)區(qū)三相不平衡優(yōu)化分析：在三相不平衡優(yōu)化軟件中導(dǎo)入分相到戶的運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合全相拓?fù)淠Ｐ蛥?shù)，進(jìn)行三相負(fù)荷平衡優(yōu)化。

現(xiàn)場調(diào)相：根據(jù)三相四級(jí)平衡優(yōu)化的調(diào)相方案，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)相，調(diào)相后，借助核相儀設(shè)備進(jìn)行用戶調(diào)相后的相位核對(duì)工作。具體調(diào)相過程中有兩種情況：單相二線接入表箱、三相四線接入表箱。因此，調(diào)相時(shí)需要根據(jù)相應(yīng)表箱接線方式進(jìn)行調(diào)相。

治理效果評(píng)估：調(diào)相結(jié)束后，首先將調(diào)整后的相位信息更新臺(tái)區(qū)模型中；其次結(jié)合實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行全相理論線損計(jì)算與同期線損計(jì)算，并進(jìn)行雙率比對(duì)；然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果與方案前評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行同期線損比對(duì)、理論線損比對(duì)、治理成效、收益分析等方面的評(píng)估，形成試點(diǎn)單位示范臺(tái)區(qū)治理分析報(bào)告。最后同步更新PMS、GIS源系統(tǒng)相應(yīng)臺(tái)區(qū)拓?fù)浼皡?shù)數(shù)據(jù)。

3 臺(tái)區(qū)線路損耗降低的案例

3.1 存量臺(tái)區(qū)案例

3.1.1 單相供電方式降損案例

某地區(qū)臺(tái)區(qū)改造前，線路迂回過長，其進(jìn)戶線從電線桿下戶后環(huán)繞房屋后側(cè)一圈接表，導(dǎo)致最長處進(jìn)戶線超過35 m，表后線超過60 m，臺(tái)區(qū)線損率達(dá)到4.74%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)要求的2%。

臺(tái)區(qū)改造后，原低壓架空線路改為沿墻敷設(shè)，減少電桿成本，降低工程投資，同時(shí)減少迂回線路長度，大幅縮短單相供電線路，線損率由改造前的4.74%下降到1.51%，降損效益顯著。

3.1.2 三相四線供電方式降損案例

湖北省某地區(qū)的臺(tái)區(qū)，配變?nèi)萘?00 kV·A，用電客戶67戶，其中居民客戶54戶，三相動(dòng)力客戶13戶，動(dòng)力用戶電量占比60%，臺(tái)區(qū)11月線損率16.99%。

其按照存量臺(tái)區(qū)臺(tái)區(qū)現(xiàn)場基礎(chǔ)模型采錄、臺(tái)區(qū)三相不平衡優(yōu)化分析、現(xiàn)場調(diào)相、治理效果評(píng)估的順序進(jìn)行降損治理與評(píng)估。

在未做大范圍改造的前提下；對(duì)客戶單相接入的進(jìn)行優(yōu)化調(diào)相表箱17處共35戶，經(jīng)過調(diào)整后，臺(tái)區(qū)線損治理前12月份日線損率平均在16%左右，治理后12月28日降至4.19%。

3.2 建改臺(tái)區(qū)案例

安徽淮北某村莊臺(tái)區(qū)房屋布局錯(cuò)落，成排房屋與零散住戶并存。一臺(tái)配變位于整個(gè)村莊的西南側(cè)，負(fù)荷均在變壓器的東北側(cè)，單邊供電情況嚴(yán)重。低壓線路布局較為雜亂、飛線嚴(yán)重，到戶多為4表位及6表位表箱且表箱串接，進(jìn)戶線最長35 m，表后線最長40 m，存在末端到戶低電壓現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 某村莊臺(tái)區(qū)航拍圖

建改人員按照負(fù)荷及入戶點(diǎn)調(diào)查、表箱及表計(jì)調(diào)查、變壓器容量選擇、科學(xué)規(guī)劃分區(qū)、精準(zhǔn)選容布點(diǎn)、智能路徑規(guī)劃、靈活拓?fù)浞绞健⒗碚摼€損計(jì)算、方案確定的步驟進(jìn)行，過程中的部分步驟如圖2所示。

圖2 表箱入戶點(diǎn)確認(rèn)

最終經(jīng)輔助平臺(tái)校核參數(shù)對(duì)比，并結(jié)合方案各自優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析，選擇方案為：新建100 kV·A配變2臺(tái)，新建配變15 m電桿4基，新建10 kV線路路徑0.356 km。新建380 V低壓線路路徑長約為0.455 km，新建接戶線路徑長約0.612 km，新增單相1表位表箱61只，三相單表位表箱2只。項(xiàng)目投資36.78萬元，戶均投資5 838元。在降低線損的情況下，采用較小的投資完成了較高質(zhì)量的臺(tái)區(qū)建改工作。