400 V 低壓電力線路降低線損的作用和技術探索

何陳晨

（泰州三新供電服務有限公司泰興分公司張橋供電所，江蘇 泰興 225400）

0 引 言

400 V 低壓電力線路是電力系統為終端用戶供應低電壓電能的重要部分。它們廣泛應用于住宅、商業建筑、工業設施等各個領域。然而，低壓電力線路在輸送電能的過程中常常面臨線損的問題，這是電能由發電廠輸送到電力用戶過程中不可避免的能量損耗現象。為解決這一問題，電力行業一直在進行技術探索和創新。例如，優化導線材料的選擇與設計、優化線路布置和拓撲結構、應用智能電力系統進行監測和管理等。通過這些技術措施，可以降低線路電阻和電感，減少電能損失，提升能源效率。

1 降低線損的作用

1.1 減少能源浪費

電力系統中的線損是電能在輸電過程中，轉化為其他形式能量的損耗。電能以熱能等形式散失在電力線路中，并沒有完全傳輸至終端用戶。降低線損的技術措施可以減少電能損失，從而節約能源并降低成本。

1.2 提高供電質量

當線路發生較大的損耗時，電壓下降，這會對用戶的設備和電器產生不良影響，如導致燈光閃爍、電動機性能下降等。通過降低線損，可以提高供電質量，確保用戶能夠獲得穩定的電壓供應。

1.3 保障供電穩定性

線損的存在可能導致電力波動、頻率偏離以及電力負荷不平衡，從而影響供電的穩定性。通過降低線損的方式，提高供電系統的穩定性和可靠性[1]。采用優化的線路布局、高效的導線材料和先進的電力管理技術，減少系統中的能量損耗，并減小電力負荷不平衡的風險。這有助于降低供電中斷的風險，增強電力系統的可靠性，從而滿足用戶對穩定供電的需求。

2 線損影響因素

2.1 電阻引起的線損

導線材料的電阻取決于材料的電阻率和導線的幾何尺寸。電阻率是指單位長度和單位截面積導線材料的電阻值，常用的導線材料如銅和鋁都具有一定的電阻率。導線的電阻與材料的電阻率和導線的截面積有關，其計算公式為

式中：R表示導線電阻；ρ表示導線材料的電阻率；L表示導線長度；A表示導線截面積。分析式（1），導線的電阻與導線的長度成正比，與導線的截面積成反比。因此，較長的導線和較小截面積的導線會產生更高的電阻，從而導致更大的線損。

導線長度也是造成線損問題的一個重要因素，較長的導線會有更高的電阻，從而導致更大的線損[2]。導線長度與線損關系如表1 所示。

表1 導線長度與線損關系

例如，當導線長度為100 m 時，線損功率為20 W；而當導線長度為500 m 時，線損功率增加到100 W，這說明導線長度與線損之間存在正相關關系。

2.2 電感引起的線損

電力系統中，電感存在于輸電線路和變壓器等位置。當電流流經電感時，電感會生成磁場。隨后，磁場的變化會誘發感應電動勢，進而產生電感的電壓降。電感的固有屬性，這種電壓降會引發電流的滯后和相位差異，因此電感所引發的線路損耗主要是在電能轉化為磁場能量和磁場能量再次轉化為電能的過程中，所產生的能量耗散。當交流電通過線路上的電感時，電感會以一定的延遲來響應電流的變化，導致電感上的電壓與電流之間存在相位差，從而造成能量的損失。相位差會引起有功功率的損耗，其原因是電流和電壓在一部分時間內不完全同相，能量從電源到負載之間會產生轉移損失。表征電感引起線損的一個關鍵參數是功率因數。功率因數是實際功率與視在功率之比，表示電流和電壓之間的相位關系。當功率因數低于1 時，即存在相位差，線路就會出現電能損失。在計算功率因數時，研究人員引入無功功率損耗計算公式，即

式中：QL表示電感引起的損耗；SL表示電感實際功率；sinθ表示無功率因數。

3 降低線損的技術措施

3.1 高導電率導線的應用

高導電率的材料可以顯著降低導線的電阻，常見高導電率材料的參數如表2 所示。

表2 常見高導電率材料參數

優質的銅是常用的高導電率導線材料之一，具有非常低的電阻率。此外，常見的選擇包括鍍銅導線，該導線在表面覆蓋一層銅來增強其導電性能。而鋁作為一種高導電率的導線材料，在輸電線路中得到了廣泛應用。

導線的截面積直接影響導線的電阻，采用較大截面積的導線可以降低導線的電阻，而且較大的導線截面提供了更多的導電路徑，使得電流可以流經更寬的區域，從而減小電阻，降低線損[3]。

空心導線是另一種降低線損的選擇。與實心導線相比，空心導線具有更大的導電表面積，因為電流主要集中在導線的邊緣。通過使用空心導線，可以在減小直徑的同時仍然保持相同的截面積，從而減少導線材料的使用量，降低成本，并提供更好的導電性能。

高溫導線可以應對高電流負荷，并保持較低的電阻。通過選擇能夠在高溫環境下運行的導線材料，可以提高導線的傳輸效率，減少能量損失。高溫導線通常具有更高的導電性能和更低的電阻率，以適應高負荷條件。

3.2 優化導線布局

電力系統設計中，采用合理的導線布局可以顯著降低線路電阻，提高能源傳輸的效率與可靠性。具體實踐中，相關工作人員采取以下措施優化導線布局。一是選擇最短路徑來規劃導線的走向，縮減導線的總長度，降低線路的總電阻，從而降低線損。這需要在規劃和設計階段全面考慮地形、建筑物和其他障礙物等因素，以找到導線最優布局方案。二是平行布局，平行排列導線可以減少導線間的相互干擾和電磁互感，降低線路的電阻和線損。這種布局尤其適用于高負載或高電流條件下，能夠避免導線過載和能量損失。三是適當增加導線之間的間距，降低導線之間的相互干擾和電弧效應，進一步減小傳輸線路的電阻。通過合理優化導線間的間距，可以增強線路的耐受能力和可靠性，降低線路噪聲和電磁干擾。四是確定合適的導線高度和位置，避免建筑物、樹木或其他障礙物的干擾，確保導線的正常運行和穩定傳輸。這有助于保持導線的完整性和導電性能，進一步降低線路的電阻和線損[4]。五是根據系統的載流量和負載需求來優化導線的截面，確保導線的電流承載能力滿足需求，并降低導線的電阻，減少線路的線損，提升電力系統的傳輸效率。

3.3 智能電力系統的應用

智能電力系統是一種利用先進的數字化和通信技術來監測、控制以及優化電力系統運行的系統，可以提供許多具體的措施來降低線損。一是智能電力系統通過智能傳感器和監測設備，實時感知和監測電力系統的關鍵參數，如電流、電壓、功率等數據，用于準確評估線路的狀態和負荷情況，及時檢測線損問題，并實時優化電力系統的運行狀態。二是智能電力系統利用大數據分析和人工智能技術，深入分析和建模實時采集的電力系統數據，基于歷史數據和趨勢，可以預測線路的負荷變化和潛在問題，并采取相應的措施來降低線路的電阻和線損。三是智能電力系統通過優化調度和功率平衡來減少線路過載與不平衡[5]。通過實時監測和分析，系統可以自動調整供電方案，合理分配負荷，減少電流過載和電能損耗。四是智能電力系統通過高級的自動化和遠程控制功能，實現配電網的智能管理和優化。例如，智能開關和自動重配電裝置可以實時感知和響應線路故障，快速切換電源路徑，減少停電時間和線損。五是智能電力系統結合能源管理技術，優化供電方案和負荷調度。例如，基于實時電價和負荷預測，系統可以自動調整電力購買和供應策略，提高能源利用效率。

4 結 論

低壓電力線路在降低線損方面具有多重優勢，其電阻損耗相對較小，能夠減少能量損失。文章主要分析400 V 低壓電力線路降低線損的作用，并提出降低線損的具體技術措施，提升電力系統的傳輸效率。未來，隨著技術的進一步發展和應用的推廣，可以進一步提高400 V 低壓電力線路降低線損的效果，為電力系統的運行和能源轉型提供可持續的解決方案，進一步推動能源效率的提升。