配電網(wǎng)中損耗分析以及降損措施

摘要：在10kV及380/220V電壓等級的配電網(wǎng)中，傳輸設(shè)備消耗的電能稱為線損，線損的存在不僅降低了電網(wǎng)的供電能力，還對電網(wǎng)產(chǎn)生很大的危害，本文將對線損損耗產(chǎn)生的原因、危害及治理措施進行論述，并從多個角度提出電網(wǎng)的節(jié)能降耗措施。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降損；配電網(wǎng)；線損率；無功補償；功率因數(shù)

1概述

在供電系統(tǒng)中， 10kV及0.4/0.22kV電壓等級的配電系統(tǒng)，與用戶關(guān)系最為密切。電能通過導線、開關(guān)、變壓器等設(shè)備進行傳輸?shù)倪^程中，會產(chǎn)生功率損失(有功、無功功率)，并在相應(yīng)的時間內(nèi)產(chǎn)生能量損失(有功、無功電量)，造成系統(tǒng)末端電壓低，功率因數(shù)低，無功損耗大，消耗電能較大。配電系統(tǒng)中這部分損耗為線損，線損的存在不僅降低了電網(wǎng)的供電能力，還因發(fā)熱等現(xiàn)象對電網(wǎng)產(chǎn)生很大的危害，因此降損節(jié)能和提高電能質(zhì)量是我們要解決的問題。

2配電網(wǎng)中損耗分析

2.1線損損耗的產(chǎn)生

配電系統(tǒng)中，線損電量通常包括兩部分：技術(shù)線損電量和管理線損電量。技術(shù)線損電量是在傳輸過程中直接損失在傳輸設(shè)備上的電量，主要有：正比于電流平方的配電線路導線和變壓器繞組中的電能損失，也稱負載損失；與運行電壓有關(guān)的變壓器損失和電容、電纜的絕緣介質(zhì)損失，電能表電壓線圈損耗，互感器鐵心損耗等，也稱空載損失。技術(shù)線損電量可以通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施予以降低。管理線損電量則是在計量的統(tǒng)計管理環(huán)節(jié)上造成的，包括：各類電表的綜合誤差；錯抄、漏抄及計算錯誤；設(shè)備漏電；無表用電、竊電等造成的電量損失，需要采取必要的組織管理措施來避免和減少。

配電系統(tǒng)的線損率是指在一段時間內(nèi)，配電輸送過程中損失的有功電量和該系統(tǒng)所獲得的總電量之比。

2.2理論線損計算法

均方根電流法原理簡單，是線損理論計算的基本方法，易于掌握，對局部電網(wǎng)和個別元件的電能損耗計算或當線路出口處僅裝設(shè)電流表時是相當有效的，尤其是在0.4~10kV配電網(wǎng)的電能損耗計算中，該法易于推廣和普及。

2.2.1均方根電流法

當電流通過電力網(wǎng)時，電力網(wǎng)的電阻為R，電流為I，則電阻的損耗為ΔP=3I2R×10-3(kW)，如果電流I為恒定值，則在時間t內(nèi)該元件的電能損耗為△W=3I2R·t×10-3(kWh)。實際上I并非常數(shù)而是隨負荷變化的，所以根據(jù)日負荷電流曲線(或有功負荷曲線)測t1、t2、t3、…、t24的電流值。則△W=3 If2R·t×10-3(kWh)。其中If稱為日均方根電流。

2.2.2各種損耗的計算

有功功率損耗 △P=3I2R×10-3(kW)。

無功功率損耗 △Q=3I2X×10-3(kvar)。

在時間t時電能損耗 △W=RS2/U2t×10-3(kWh)。

3 配電網(wǎng)線損的危害

3.1 發(fā)熱

發(fā)熱是線損的最突出表現(xiàn)，發(fā)熱的過程就是把電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，造成電能的損失；發(fā)熱使導體溫度升高，促使絕緣材料加速老化，壽命縮短，絕緣程度降低，造成熱擊穿，引發(fā)配電系統(tǒng)事故。在建筑物配電線路中，發(fā)熱常是造成電氣火災(zāi)的直接原因。

配電網(wǎng)中相當多的故障是由接點處的電阻發(fā)熱引起的。一般接點處的接觸電阻往往大于兩端材料的電阻，即使在正常負荷電流情況下也會產(chǎn)生發(fā)熱，從而又加劇導體接觸電阻上升，產(chǎn)生惡性循環(huán)，最終導致接觸部分燒壞，引起故障。架空線路的壓接處與電力電纜的中間接頭處經(jīng)常是事故多發(fā)點。

3.2 線損浪費能源

配電系統(tǒng)的線損造成能源的大量浪費，線損沒有轉(zhuǎn)化為有用的能量而白白浪費，而且還要通過如通風、冷卻等方式對熱量進行散發(fā)，也需要電能。正常配電網(wǎng)的線損率應(yīng)在2%~3%，而高達10%的線損率就較為嚴重了。這不僅意味著電能的損失，更表現(xiàn)在一次能源的大量浪費，以及對環(huán)境造成更多的污染。如果不采取措施降低配電系統(tǒng)的線損率，必然對國家能源利用、環(huán)境保護和企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生不良影響，而且隨著電力需求的不斷增長，電量損失也會越來越大。每個用電企業(yè)都必須從大局出發(fā)，從技術(shù)上、管理上降低線損。

4配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施

4.1合理進行無功補償，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)

合理地選擇無功補償方式、補償點及補償容量，能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠距離傳輸而造成有功線損。對配電網(wǎng)的電容無功補償，通常采取集中、分散、就地相結(jié)合的方式。

4.1.1集中補償。在變電站低壓側(cè)，安裝無功補償裝置(電容器)，安裝配置容量按負荷高峰時的無功功率平衡計算，并根據(jù)系統(tǒng)負荷的功率因數(shù)高低而合理及時投切電容器，從而保證電網(wǎng)的功率因數(shù)到0.9~0.96，減少配電電網(wǎng)的無功功率，使配電線路的電流減少，從而降低電網(wǎng)的線損。

4.1.2分散補償。由于電力用戶分散，需要10kV長距離線路輸送，且線路T接了很多用戶，這種情況下，線路功率因數(shù)較低，集中補償很難達到要求，通常在線路上分散安裝無功補償裝置，提高10 kV線路功率因數(shù)，從而減少10 kV配電線路的電能損耗。變壓器低壓側(cè)設(shè)備負荷安裝分散，且距離較遠，可在設(shè)備啟動柜內(nèi)安裝電力電容器，節(jié)能效果非常顯著。

4.2.抓緊電網(wǎng)建設(shè)，更換高耗能設(shè)備

導線的電阻和電抗與其截面積成反比，因此，截面積小的線路電阻和電抗大，運行中，其有功和無功損耗相對較大。此外，配電網(wǎng)中還存在相當數(shù)量的高耗能配電變壓器，其空載損耗P0、短路損耗Pk、空載電流百分值I0%、短路電壓百分比Uk%等參數(shù)偏大。因此，應(yīng)有計劃、有步驟地進行配電設(shè)施的技術(shù)改造，更換配電網(wǎng)中殘舊線路、小截面線路以及高耗能變壓器。

5配電系統(tǒng)降損節(jié)能運行措施

5.1合理提高電網(wǎng)運行電壓

合理提高電網(wǎng)的電壓運行水平，降低電網(wǎng)的輸送電流。變電站主變采用有載調(diào)壓方式調(diào)壓，可根據(jù)負荷情況，隨時調(diào)節(jié)主變壓器的分接開關(guān)，確保電網(wǎng)運行電壓處于合理狀態(tài)，提高線路末端的電壓質(zhì)量，使線路電流下降，從而達到降損目的。同樣對于10 kV配電變壓器，可根據(jù)季節(jié)的變化，在規(guī)程規(guī)定電壓波動范圍內(nèi)，可合理調(diào)節(jié)配電變壓器的分接開關(guān)，盡量提高配網(wǎng)的電壓運行水平，同樣達到降損的目的。

5.2合理配置配電變壓器

根據(jù)用電負荷合理調(diào)整供電變壓器，對各個用電負荷區(qū)要定期進行負荷測量，準確掌握各個臺區(qū)的負荷情況及發(fā)展趨勢，對于負荷分配不合理的配電變壓器，可通過調(diào)整變壓器的供電負荷，或調(diào)整（更換）變壓器容量，使各臺區(qū)的負荷率盡量接近65%，使配電變壓器處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，減少主變變損，從而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。

5.3降低導線阻抗

隨著城區(qū)開發(fā)面積不斷擴張， 10 kV配電網(wǎng)不斷延伸，低壓配電網(wǎng)也越來越大，因此，將10 kV電源盡量引到負荷中心，并且根據(jù)負荷情況，合理選擇10 kV配變的分布點，盡量縮小0.4 kV的供電半徑(一般為250 m左右為宜)，避免迂回供電或長距離低壓供電。

根據(jù)負荷發(fā)展，合理設(shè)計線路導線截面，避免導線過載運行。在準確推測負荷發(fā)展的前提下，按導線的經(jīng)濟電流密度進行選型校驗，并留有一定裕度，確保配電網(wǎng)經(jīng)濟運行，實現(xiàn)節(jié)能目的。

6配電系統(tǒng)降損的管理措施

降低管理線損的措施，首先應(yīng)制定降損措施，既要從微觀抓好各個環(huán)節(jié)具體的降損措施，又要從宏觀上加強管理：建立線損技術(shù)管理隊伍，定期進行線損分析，及時制定降損措施實施計劃；搞好線損理論分析工作，推廣理論線損在線測量，及時掌握網(wǎng)損分布和薄弱環(huán)節(jié)；制定切實可行的網(wǎng)損率計劃指標，實行逐級承包考核，并與經(jīng)濟利益掛鉤；搞好電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計和電網(wǎng)改造工作，使網(wǎng)絡(luò)布局趨于合理，運行處于經(jīng)濟狀態(tài)；加強計量管理，落實有關(guān)規(guī)程。并且做好以下監(jiān)督管理工作。

無功管理：監(jiān)督考核用戶功率因數(shù)，合理投切無功補償裝置。諧波管理：監(jiān)測用戶諧波量，對諧波量超過國家標準的用戶，應(yīng)及時治理，降低諧波對系統(tǒng)功率因數(shù)的影響。

計量管理：對電度表應(yīng)定期檢查、校驗，及時調(diào)整倍率，降低電能計量裝置的綜合誤差。對于關(guān)鍵部位的電度表盡量采用先進的全電子電度表，并盡可能的推廣網(wǎng)絡(luò)集抄系統(tǒng)。

統(tǒng)計分析：定期分析線損現(xiàn)狀，制定管理措施，確保配電系統(tǒng)經(jīng)濟運行。

結(jié)論

分析配電網(wǎng)損，采取一系列技術(shù)措施進行治理，從而達到節(jié)能的目的，降低電網(wǎng)損耗，節(jié)約能源，減少用戶電費支出，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，同時提高配電設(shè)備供電能力，對國家能源利用、環(huán)境保護、資源優(yōu)化配置意義重大。