智能電網(wǎng)線損分析及降損措施的研究

趙霄鵬

【摘 要】在智能電力網(wǎng)輸送和分配電能過程中，有一部分損耗無法避免，是由當時電力網(wǎng)的負荷情況和供電設(shè)備的參數(shù)決定的，可以通過理論計算得出，這部分正常合理的電能消耗稱為技術(shù)線損。還有一部分線損則是由于管理不善造成的管理線損。對此，本文從技術(shù)和管理兩方面入手，首先對線損的構(gòu)成進行仔細的分析，根據(jù)線損產(chǎn)生的具體原因有針對性地制定降損措施，有效地降低線損率。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 線損 降損措施

【中圖分類號】TM714.3【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0280-02

一、線損產(chǎn)生的原因及構(gòu)成

（一）線損產(chǎn)生的原因

在電力系統(tǒng)中，電能是通過消耗一次能源由發(fā)電機轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，通過電網(wǎng)輸送到千家萬戶的，在這個過程中，從發(fā)電機到電網(wǎng)中的線路、變壓器、無功設(shè)備、調(diào)相及調(diào)壓設(shè)備、絕緣介質(zhì)、測量、計量設(shè)備、保護裝置等輸送和變換元件要消耗電能，此外，還有一些不明損失如竊電、漏電、表計誤差、抄表影響等也將引起線損率的波動。針對以上產(chǎn)生線損率的原因并結(jié)合多年來線損管理的經(jīng)驗，降低線損應(yīng)從技術(shù)和管理兩方面入手，首先要對線損的構(gòu)成進行仔細的分析，根據(jù)線損產(chǎn)生的具體原因有針對性地制定降損措施，有效地降低線損率。

電能損耗是電能在輸電、變電、配電、用電等各個環(huán)節(jié)中的損耗，它可分為固定損失、變動損失、其它損失三部分。

1、固定損失

一般不隨負荷變動而變化，只要設(shè)備帶有電壓，就要消耗電能，就有損失，與通過設(shè)備的功率或電流大小無關(guān)，因此，也叫空載損失（鐵損）？或基本損失。主要包括變壓器、調(diào)相機、調(diào)壓器、電抗器、消弧線圈等設(shè)備的鐵損及絕緣子的損失、電暈損失、電容器和電纜的介質(zhì)損失、電能表電壓線圈的損失等。

2、變動損失

它是隨著負荷的變動而變化的，與電流的平方成正比，因此，也稱可變損失或短路損失（銅損）。主要包括變壓器、調(diào)相機、調(diào)壓器、電抗器、消弧線圈等設(shè)備的銅損，輸、配電線路和接戶線的銅損，電能表電流線圈的銅損。

3、其它損失

是指在電能的輸、變、配、用過程中的一些不明因素和在供用電過程中的偷、漏、丟、送等造成的損失，習慣稱為不明損失或管理損失。主要包括變電所直流充電、控制及保護、信號、通風等設(shè)備消耗；電能表漏抄、電費誤算等營業(yè)錯誤損失；電能表超差、錯接線等計量損失；用戶竊電損失的電量。

（二）引起線損的原因分析

1、技術(shù)原因分析

（1）線路損耗

1）、電網(wǎng)規(guī)劃不合理，電源點遠離負荷中心，長距離輸電使損耗升高；或因線路布局不合理，近電遠供，迂回供電，供電半徑過長等原因使損耗升高。

2）、導(dǎo)線截面過大或過小，線路長期輕載、空載或過負荷運行，不能達到最佳經(jīng)濟運行狀態(tài)引起損耗升高。

3）、線路老化，缺陷嚴重，瓷件污穢等原因引起絕緣等級降低，阻抗、泄漏增大，損耗升高。

4）、無功補償不足或過補償，致使無功穿越，影響了供電能力，使線路損耗升高。

（2）變電主設(shè)備損耗

1）、高耗能主變壓器不能及時更新改造。

2）、運行方式不科學，致使主變壓器不能按經(jīng)濟運行曲線運行，造成主變過負荷運行或輕載運行。

3）、無功補償容量不足，無功穿越嚴重，通過線路、變壓器傳輸，造成功率因數(shù)低，電壓質(zhì)量差，有功損耗增加。

4）、主設(shè)備老化，缺陷不及時消除等原因使介質(zhì)損耗和瓷瓶、瓷套泄漏增大，導(dǎo)線接頭設(shè)備線夾接觸電阻增大，損耗增加。

（3）配網(wǎng)損耗

1）、配電變壓器容量與負荷不匹配，造成“大馬拉小車”或“小馬拉大車”，引起損耗增加。

2）、配電變壓器安裝位置不在偏離負荷中心。

3）、低壓無功補償不合理，高峰欠補，低谷過補。

4）、電壓等級設(shè)置不合理。高耗能配電變壓器沒有及時更換。

5）、低壓線路三相負荷不平衡，引起中性線電流增大，損耗增加；因低壓線路過長引起末段壓降過高使損耗增加；接戶線過細、過長，破損嚴重使損耗升高。

（4）計量誤差損耗

1）、電流互感器角誤差不符合規(guī)定要求，精度不夠。二次線截面過小，二次壓降過大。

2）、用電負荷小，計量設(shè)備容量大，長期輕載或空載計量，使計量誤差增大。

2、管理原因分析

（1）、電網(wǎng)運行設(shè)備檢修質(zhì)量對線損的影響。

（2）、營業(yè)工作中抄、核、收管理不到位，漏抄、估抄、漏計、錯計現(xiàn)象嚴重。

（3）、內(nèi)部生活、生產(chǎn)用電無表計計量。

（4）、對排灌、供熱等季節(jié)性供電配變不能及時停運。

（5）、計量設(shè)備不按周期檢修、校驗、輪換。

（6）、用戶違章用電、竊電。

二、智能電網(wǎng)降損措施

為了保護經(jīng)營成果，降低線損，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，針對造成線損率高的具體原因，分別從技術(shù)和管理兩方面實施降損措施。

（一）技術(shù)措施

降低線損的技術(shù)措施包括需要增加一定投資對電網(wǎng)進行技術(shù)改造的措施和不需要增加投資僅需改善電網(wǎng)運行方式的措施。

1、加強電網(wǎng)改造

由于各種原因?qū)е碌碾娋W(wǎng)規(guī)劃不合理，如送變電容量不足，出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象；或電源點遠離負荷中心，長距離輸電；因線路布局不合理，近電遠供，迂回供電，供電半徑過長等現(xiàn)象，不但影響了供電的安全和可靠性，還使電網(wǎng)損耗升高。為全面落實科學發(fā)展觀，電網(wǎng)建設(shè)要以市場需求為導(dǎo)向，以安全為基礎(chǔ)，以提高更大范圍優(yōu)化配置資源的能力為重點，堅持電網(wǎng)的節(jié)約發(fā)展、安全發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展，進一步加快電網(wǎng)建設(shè)，基本消除電網(wǎng)瓶頸，保證電力輸送和分配，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提升電網(wǎng)技術(shù)裝備水平。提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，確保電網(wǎng)經(jīng)濟可靠運行。電網(wǎng)改造主要從四個方面進行：一是要調(diào)整不合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；二是要進行電網(wǎng)升壓改造，簡化電壓等級；三是要優(yōu)化電源分布；四是要推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料。

2、提高輸電容量，優(yōu)化利用發(fā)電資源

建設(shè)新的交流或直流輸電線路，升級現(xiàn)有線路和使現(xiàn)有線路的運行逼近它們的熱穩(wěn)定極限，是提高輸電容量的三種主要方法。

當采用架空輸電線路，遠距離大容量傳輸電能時，高壓直流輸電線路（HVDC）的效率比高壓交流輸電線路更高一些。在同樣的電壓等級下，HVDC系統(tǒng)的輸電容量是交流線路的2到5倍；而當傳輸?shù)墓β氏嗤瑫r，由于直流線路不傳輸無功功率，換流器的損耗僅為傳輸功率的1.0%～1.5%，因此HVDC輸電系統(tǒng)的總損耗要小于交流系統(tǒng)。

提高現(xiàn)有線路的輸電容量，可以提高電壓等級，增加導(dǎo)線截面積及每相的分裂導(dǎo)線數(shù)，或采用耐高溫線材。最近耐高溫線材技術(shù)的進步，為減輕中短距離輸電線的熱穩(wěn)定極限的限制提供了一條有效途徑。采用耐高溫線材的輸電線傳輸?shù)碾娏魇瞧胀ň€材輸電線（例如鋁包鋼增強型導(dǎo)線）的2到3倍，而它的截面直徑與普通導(dǎo)線相同，不會增加桿塔等支撐結(jié)構(gòu)的負擔。在許多情況下，由于電壓約束、穩(wěn)定性約束和系統(tǒng)運行約束的限制，輸電線路的運行容量遠低于線路的熱穩(wěn)定極限。許多技術(shù)即針對如何提高輸電容量的利用程度而被發(fā)明出來。例如，當發(fā)生“并聯(lián)支路潮流”或“環(huán)路潮流”問題時，調(diào)相器常被用來消除支路的熱穩(wěn)定限制。串聯(lián)電容補償是另一種遠距離高壓交流輸電線路常用的提高輸電容量的方法?，F(xiàn)在人們利用大功率電力電子技術(shù)開發(fā)了一系列設(shè)備，統(tǒng)稱為柔性交流輸電設(shè)備，它可以使人們更好地利用輸電線、電纜和變壓器等相關(guān)設(shè)備的容量。據(jù)估計，柔性交流輸電設(shè)備的推廣應(yīng)用，可以將現(xiàn)在受電壓約束和穩(wěn)定約束限制的線路的最大輸電容量提高20%～40%。

3、合理進行無功補償，提高電網(wǎng)的功率因素

無功補償按補償方式可分為集中補償和分散補償。

（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，安裝電容補償裝置的目的是根據(jù)負荷的功率因數(shù)的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)接近0.9，減少高壓電網(wǎng)所輸送的無功功率，使輸電線路的電流減少，從而降低高壓電網(wǎng)的網(wǎng)損。

（2）分散補償：由于電力用戶所使用的電器設(shè)備大多都是功率因數(shù)較低，例如工廠的電動機、電焊機的功率因數(shù)更低，為提高功率因數(shù)，要求大電力用戶的變壓器低壓側(cè)安裝電力電容器，其補償原理與變電站的無功補償大致相同，不同的是用戶就地補償采用隨機補償，利用無功補償自動投人裝置及時、合理地投切無功補償電容器，保證10kV電網(wǎng)的功率因數(shù)符合要求（接近0.9），從而減少10kV配電線路的電能損耗。例如：10kV線路末端進行無功補償，如補償前0.7到補償后功率因數(shù)達到0.9，經(jīng)過補償后，電能損失減少了39.5%，節(jié)能效果可見一斑。

4、抓緊電網(wǎng)建設(shè)，更換高耗能設(shè)備

導(dǎo)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，在輸送相同容量負荷情況下，其有功和無功損耗大。目前，配電網(wǎng)，特別是農(nóng)網(wǎng)中，部分線路線徑截面小，負荷重，導(dǎo)致線損率偏高。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P、短路損耗P、空載電流百分值I%、短路電壓百分比U%等參數(shù)偏大，根據(jù)這些情況，應(yīng)抓緊現(xiàn)在的農(nóng)網(wǎng)改造工程建設(shè)，強化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并按配電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，有計劃、有步驟地分期分批進行配電設(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。

（二）管理措施

除了通過技術(shù)措施降低線損外，加強組織和管理也是降損的重要措施。由管理因素和人的因素造成的線損稱為管理線損。降低管理線損的措施有多種，定期展開線損分析對于確保取得最佳的降耗目標和經(jīng)濟效益起著非常重要的作用。

1、加強線損理論計算和實際統(tǒng)計線損比較

線損理論計算和分析理論線損是線損管理的最基礎(chǔ)資料，是分析線損構(gòu)成，制定技術(shù)降損措施的依據(jù)，也是衡量線損管理好壞的尺度，所以必須加強線損理論計算，并要認真分析理論線損和實際線損的差距。把統(tǒng)計線損率與理論線損率作認真地比較，若統(tǒng)計線損率過高，則說明管理線損過大，電力網(wǎng)漏電嚴重或管理方面存在較多問題，應(yīng)從“偷、漏、差、誤”現(xiàn)象和“抄、核、收”不到位現(xiàn)象著手，有針對性地制定管理措施，降低線損。其次理論線損率與最佳線損率比較，如果理論線損率過高就說明了電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)或布局不合理，電力網(wǎng)運行不經(jīng)濟，最后如果固定損耗和可變損耗對比，若固定損耗所占比例較大，就說明了線路處于輕負荷運行狀態(tài)，配電變壓器負荷率低或者電力網(wǎng)長期在高于額定電壓下運行。總之展開定期線損分析工作不僅可找出當前線損工作中的不足，指明降損方向，還可以找出電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)電力網(wǎng)運行中存在的問題，并可以查找出線損升、降的原因，確立今后降損的主攻方向，推動線損管理工作的全方位開展。

2、加強計量管理

搞好計量管理工作，對線損管理很有意義。首先，完善計量管理制度，把好計量設(shè)備的采購、選配、校驗、安裝維護關(guān)，對不合格、不符合計量標準的計度設(shè)備不安裝、不校驗、不供電等措施，定期進行輪校輪換，規(guī)范了計量管理流程。合理設(shè)計計量設(shè)備容量，避免小負荷，大容量，長期輕載或空載計量，使計量誤差增大。并充分發(fā)揮用電檢查部門職能，大力開展營業(yè)普查，查處違章用電和竊電現(xiàn)象，針對重點用戶可加裝防竊電的電能表，可根據(jù)不同用戶和不同用電性質(zhì)的負荷采用高、低壓計量箱，加強計量點的管理。其次，健全營銷管理制度，要求抄表人員嚴格按照規(guī)定日期完成抄收工作，抄表時間及抄表人公開公布，主管部門不定期組織抽查，杜絕抄表不同步、漏抄、估抄或不抄現(xiàn)象，確保抄表及時準確，核算細致無誤。嚴格防止“估、漏、送”現(xiàn)象，進一步加強營業(yè)管理，規(guī)范用電市場。

3、加強電網(wǎng)運行設(shè)備檢修質(zhì)量

提高設(shè)備檢修質(zhì)量，對線損管理大有益處。變電設(shè)備的高質(zhì)量檢修，可以保證電壓互感器、電流互感器的穩(wěn)定運行，可以確保電流、電壓端子可靠接觸，對提高電能計量準確度大有幫助。在春、秋兩季的輸配線路檢修，應(yīng)認真組織及時清除線路通道障礙，對線路絕緣子進行擦拭維護，及時更換零值、破損的瓷瓶，提高線路絕緣水平，減少事故跳閘次數(shù)，減少線路漏電。合理安排檢修對線損管理同樣具有重要意義，當某一設(shè)備停下來檢修時，可能由另一設(shè)備來代替，但是由于負荷的增加，損耗也增加了，因此應(yīng)縮短檢修時間，減少損耗的發(fā)生，行之有效的辦法是制訂檢修定額工時，采用承包責任制。

4、加強線損管理體系建設(shè)

隨著國家電網(wǎng)公司“一強三優(yōu)”現(xiàn)代公司發(fā)展目標的推進，線損管理的職能式組織結(jié)構(gòu)的各種弊端逐漸顯現(xiàn)出來，“電網(wǎng)堅強”所要求的“經(jīng)濟高效”被忽略。健全線損管理體系就尤為重要，線損工作是全員、全過程、全方位的工作，強化線損管理首先要從強化領(lǐng)導(dǎo)體系入手。供電企業(yè)應(yīng)建立健全由主管領(lǐng)導(dǎo)親自掛帥，生技、調(diào)度、計量、營業(yè)等部門領(lǐng)導(dǎo)和線損專責人以及各供電所線損專責人參加的三級線損管理網(wǎng)絡(luò)，完善了電能計量管理、用電檢查、用電營業(yè)報裝等環(huán)節(jié)的具體工作規(guī)范、程序和要求，形成在管理體制、權(quán)利設(shè)置、程序控制、獎懲激勵四個環(huán)節(jié)全過程的制約因素。并定期召開線損分析例會，重點問題重點分析，專項議題隨時討論，使信息反饋及時、準確，分析研究渠道暢通。供電企業(yè)應(yīng)根據(jù)線損理論計算值、歷年線損完成情況，穩(wěn)步下降的原則，下達企業(yè)的年度綜合線損指標，并且科學、合理地分解線損指標，及時按照月、季、年對線損實際完成情況進行實行動態(tài)管理并嚴格考核。形成降損措施迅速落實，快捷、高效的管理體系，保證了線損管理工作的高效有序開展。

（三）技術(shù)降損和管理降損的關(guān)系

對照線損產(chǎn)生的原因，降損的手段可分為管理降損和技術(shù)降損。技術(shù)降損措施得當可以帶動理論線損值的降低，管理降損措施得當可以促使實際線損值向理論線損值逼近，由此可見技術(shù)降損與管理降損對縣級供電企業(yè)線損效益同等重要。一般而言技術(shù)降損需要大量的資金投入，以優(yōu)化電壓等級、改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、縮短供電半徑、優(yōu)化無功配置等方式來達到降壓的目的；而管理降損一般資金投入量較小，通過加強管理，減少供電環(huán)節(jié)人為因素造成的“跑、冒、滴、漏”電量損失來達到降損的目的。既然技術(shù)降損與管理降損有區(qū)別，那么是否可以使兩者處于游離狀態(tài)，答案必定是否定的。技術(shù)降損和管理降損是降損管理過程中的兩個輪子，缺一不可。管理降損活動需要管理，技術(shù)降損活動更加需要管理，否則大量的資金投入將無法見到良好的經(jīng)濟效益。線損管理就是要通過有效的組織結(jié)構(gòu)、激勵機制、控制手段，實現(xiàn)資源有效整合，通過管理措施與技術(shù)手段使其更好的為縣級供電企業(yè)的線損戰(zhàn)略目標服務(wù)。

降損節(jié)電是復(fù)雜而艱巨的工作，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：從上到下建立起有技術(shù)負責人參加的線損管理隊伍，定期進行線損分析，及時制定降損措施實施計劃；搞好線損理論計算工作，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。雖然降低損耗的方式多種多樣，但我們不應(yīng)盲目模仿，而應(yīng)按照具體要求來采取不同的降損措施。

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