淺談煙葉倉(cāng)庫低壓輸電線損的原因及對(duì)策

陳忠華

（廣西中煙工業(yè)責(zé)任有限公司 龍騰煙葉醇化庫，廣西 柳州 545007）

在空氣溫濕度比較高時(shí)，煙葉倉(cāng)庫一般通過除濕機(jī)來控制溫濕度，使存放煙葉達(dá)到最佳醇化效果。但在廣西融水苗族自治縣庫區(qū)，由于洞庫多、分布不規(guī)則、低壓電輸送線路過長(zhǎng)及三相不平衡等系列原因，引起線路較大損耗，使得在庫區(qū)用電高峰期時(shí)，處于線路末端洞庫內(nèi)的除濕機(jī)難以和線路前端的除濕機(jī)同時(shí)開啟，不能讓洞庫完全發(fā)揮依靠設(shè)備來自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度的優(yōu)勢(shì)。

如何能降低線路損耗，讓設(shè)備效能得到更好發(fā)揮，以下就此問題探討解決的辦法。

1 線損大的主要原因分析

1.1 線路過長(zhǎng)引起的線損

融水倉(cāng)庫總配電功率為250 kW，在變壓器的低壓輸出端，三相電被分成7路單線，輸送到各個(gè)洞庫，供照明及除濕機(jī)等其它設(shè)備使用。由于倉(cāng)庫供電半徑比較大，存在大量迂回供電的情況，所引起的線損也比較大。以下就用一些相關(guān)的公式，來計(jì)算線路損耗的情況：

到各個(gè)洞庫輸電線路的主線，使用線徑為S =50 mm2的鋁線，7路線的平均供電線路長(zhǎng)度

L=2 km，

已知鋁線的電阻率

ρ=31.7Ω·mm2/km，那么線路電阻

R=ρL /S=31.7×2/50=1.268Ω，

按7路線最大功率，即

配電總功率250 kW，

平均每路約為35 kW，

線路單相線電壓為220 V，

功率因數(shù)cosφ 一般情況為0.75來計(jì)算，則每路電流

I=P cosφ/U=35 000×0.75/220≈119 A，

線損

P=I2R=1192×1.268≈18 kW，

7路線合起來的總線損高達(dá)126 kW。

雖然這只是個(gè)大略的計(jì)算結(jié)果，線路實(shí)際線損還會(huì)因線路的始點(diǎn)電壓、功率因數(shù)、負(fù)載的輸入特性等而改變，但從中可見，過長(zhǎng)的供電線路所產(chǎn)生的線損驚人。

洞庫照明及設(shè)備的實(shí)際功耗小于200 kW，受線損影響，已難以正常工作。因?yàn)榫€路的線損太大，線路壓降也是相當(dāng)?shù)拇?，受始端電壓不可能隨意升高的限制，終端往往已達(dá)不到規(guī)定的電壓，負(fù)荷的實(shí)際功率小于額定功率，因此所產(chǎn)生的線路電流，會(huì)小于設(shè)備啟動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)值，令設(shè)備無法正常啟動(dòng)。

1.2 三相負(fù)荷不平衡的影響

融水庫區(qū)供電線路總體布局不合理，各條低壓供電線路長(zhǎng)度參差不一，差別較大，三相分成7路供電，每相所負(fù)責(zé)的供電線路的條數(shù)不相等，所供電的洞庫數(shù)量也不相同，由此會(huì)出現(xiàn)三相供電線徑不盡相同，電流不相等，負(fù)荷也不一樣的情況，造成一定的三相不平衡狀況。

由于三相負(fù)荷不平衡，將產(chǎn)生不平衡電壓，加大電壓偏移，增大中性線電流，因此線路中不僅相線有損耗，中性線也有損耗，無形中線路的損耗被加大。

在三相四線制的供電線路中，如三相負(fù)荷平衡時(shí)，則每相電流I 相等，中性線電流I為零，功率損耗為

如三相負(fù)荷出現(xiàn)最大不平衡，則某一相電流為3I，另外兩相為零，中性線電流也為3I，功率損耗變?yōu)?/p>

因此低壓線路出現(xiàn)最大不平衡時(shí)，線路產(chǎn)生損耗是平衡時(shí)的6倍。

由此可見三相負(fù)荷的不平衡，對(duì)線路損耗的影響之大。從中也可看到，調(diào)整線路中的三相負(fù)荷平衡，對(duì)線路進(jìn)行節(jié)能降損的意義和潛力。

此外，三相負(fù)荷不平衡還可能引起線路跳閘，甚至燒斷線路。這是因?yàn)樵诰€路重負(fù)荷時(shí)，根據(jù)發(fā)熱量公式

Q熱=0.24I2 Rt計(jì)算，

如相電流I 過大，甚至達(dá)到線路在最大不平衡狀態(tài)時(shí)的最大值，既平均相電流的3倍時(shí)，發(fā)熱量也將增大成9倍，隨時(shí)間t 增加，該相導(dǎo)線溫度會(huì)直線上升，直至燒斷；同時(shí)，中性線燒斷的可能性也很大，通常為節(jié)省材料，中性線導(dǎo)線截面積一般均比相線小，大多只有相線導(dǎo)線截面積的50%，遇接頭品質(zhì)不好，導(dǎo)線電阻將更大，中性線燒斷的幾率更高。

實(shí)際上，一般情況下三相負(fù)荷不平衡，可引起線損率升高2%～10%。三相負(fù)荷不平衡度若超過10%，則線損會(huì)顯著增加。

1.3 沒有配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備

通過線損的計(jì)算，我們知道在低壓輸電線路中的功率消耗，不僅取決于電壓U 與電流I的大小，還與功率因數(shù)cosφ 有關(guān)。而功率因數(shù)的大小，取決于電路中負(fù)載的性質(zhì)。對(duì)于純電阻性負(fù)載，其電壓與電流的位相差為0，因此，功率因數(shù)達(dá)到最大為1；而純電感電路，電壓與電流的位相差為π/2，并且是電壓超前電流；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為-（π／2），即電流超前電壓。在后兩種電路中，功率因數(shù)都為0。

無功功率補(bǔ)償，就是把具有容性負(fù)荷的裝置與感性負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無功功率，可由容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，進(jìn)而提高電路輸送的功率因數(shù)。

通過功率補(bǔ)償提高電路中的功率因數(shù)，不僅可以減小輸電線路上的功率損失，而且還可以充分發(fā)揮變壓器等電力設(shè)備的潛力。因?yàn)橛秒娖骺偸窃谝欢妷篣 和一定有功功率P的條件下工作，由公式P有功功率=IU cosφ 可知，如果功率因數(shù)過低，就要用較大的電流來保障用電器正常工作，與此同時(shí)，由于輸電線路上輸電電流的增大，線路損耗也會(huì)相應(yīng)的增大；另外，在輸電線路的電阻上及變壓器內(nèi)組上的電壓降，都與用電器中的電流成正比，增大電流，必然增大在輸電線路和變壓器內(nèi)部的電壓損失。

因此，提高用電器的功率因數(shù)，可以減小輸電電流，進(jìn)而減小了輸電線路上的功率損失。通過計(jì)算可知，功率補(bǔ)償前后的線路損耗情況，由于補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變，

P有功功率=IU cosφ，

隨cosφ 提高，補(bǔ)償后的電壓U2會(huì)稍大于補(bǔ)償前電壓U1，為分析問題方便，可認(rèn)為U2≈U1，從而導(dǎo)出

I1cosφ1=I2cosφ2，即

I1/I2=cosφ2/cosφ1，

這樣線損P 減少的百分?jǐn)?shù)為

ΔP%=(1-I2/I1)×100%=(1-cosφ1/cosφ2)×100%

因此，當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，有功損耗將降低20%～45%，由此可見實(shí)行功率補(bǔ)償對(duì)線路降損的巨大作用。

融水倉(cāng)庫電路負(fù)載，主要是照明電器和除濕機(jī)，而除濕機(jī)耗電又是以電機(jī)為主的感性負(fù)載，因此電路輸送的功率因數(shù)介于0～1之間，既不是最大，也不是最小，由于供電系統(tǒng)沒有配置相應(yīng)的無功功率補(bǔ)償設(shè)備，不能有效地提高低壓電輸送的功率因數(shù)，讓輸送電流相應(yīng)得到減小，使得整個(gè)線路損耗居高不下。

2 線路減損的技術(shù)措施

針對(duì)上述導(dǎo)致庫區(qū)輸電線路損耗過大的不利因素，為改善庫區(qū)輸電狀況，現(xiàn)將線路減損技術(shù)措施列述如下。

2.1 重新布局規(guī)劃線路

應(yīng)依照融水庫區(qū)的特定地形條件，進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，合理規(guī)劃庫區(qū)的輸電線路，盡量避免線路曲折、迂回供電情況，并根據(jù)有關(guān)低壓供電的技術(shù)要求，將380 V線路的供電半徑控制在0.5 km以內(nèi)。同時(shí)應(yīng)防止配電變壓器只有一條出線的供電方式，采用左右兩側(cè)兩條出線的供電方式，這種供電方式既可以減輕導(dǎo)線承擔(dān)大負(fù)荷電流，又可以在低壓線檢修時(shí)，縮小停電范圍，提高供電可靠性。

2.2 合理分配主干線及分支線的負(fù)荷

確定低壓主干線路時(shí)，主干線應(yīng)按最大工作電流選取導(dǎo)線截面，應(yīng)根據(jù)洞庫數(shù)量及庫內(nèi)設(shè)備、電器的額定功率，合理分配各主干線及分支線的負(fù)荷，使三相基本趨于平衡，并根據(jù)有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，保證線路在運(yùn)行時(shí)，配電變壓器出口處的負(fù)荷電流不平衡度小于10%，中性線電流不超過低壓側(cè)額定電流的25%，低壓主干線及主要分支線的首端電流不平衡度小于20%。這樣，通過改造嚴(yán)格控制上述指標(biāo)范圍，力將線損降低到12%以下，真正提高低壓輸電系統(tǒng)的輸送能力。

2.3 應(yīng)用無功補(bǔ)償

應(yīng)用無功補(bǔ)償，投資少，見效快，是實(shí)現(xiàn)線路降損，提高供電品質(zhì)的不錯(cuò)選擇。

（1）補(bǔ)償?shù)姆绞降拇_定。在加裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，首先應(yīng)確定補(bǔ)償?shù)姆绞?，一般補(bǔ)償?shù)姆绞椒譃?種：

一是集中補(bǔ)償。在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組；

二是低壓分組補(bǔ)償。在配電變壓器低壓側(cè)和用戶配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器；

三是單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償。在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。

這3種補(bǔ)償方式，各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中就地補(bǔ)償克服了集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，是一種較為完善的補(bǔ)償方式，但其總的電容器安裝容量比其他兩種方式要大，電容器利用率也低，對(duì)洞庫較多融水庫區(qū)來說，費(fèi)用太大，不適宜采用這種補(bǔ)償方式；而低壓分組補(bǔ)償，電容器容量相對(duì)較小，利用率高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗，還能進(jìn)行調(diào)壓，改善電壓品質(zhì)，比較適合融水庫區(qū)使用。

（2）無功補(bǔ)償容量的確定。確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，需要注意以下兩點(diǎn)：

一是在輕負(fù)荷時(shí)要避免過補(bǔ)償，使得倒送無功造成功率損耗增加；

二是功率因數(shù)越高，每kV補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償。

3 結(jié)束語

以上技術(shù)措施，可作為參考。如融水倉(cāng)庫在有條件的情況下，能對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造，必將大大降低線路的損耗，提高電路的輸送能力，減少線路電壓損失，改善末端電壓品質(zhì)，增加設(shè)備出力，釋放設(shè)備效能，從而改善洞庫煙葉儲(chǔ)存條件，同時(shí)為庫區(qū)節(jié)能降耗，增進(jìn)效益，提高倉(cāng)儲(chǔ)水平提供有力幫助。

[1]張 平.供電系統(tǒng)降低線損的技術(shù)措施探討[J].科技資訊，2008，(2)：10-12.

[2]楊秀臺(tái).電力網(wǎng)線損的理論計(jì)算和分析[M].北京：水利電力出版社，1987.