含小水電配電網(wǎng)線損問(wèn)題研究

曹文思 韓明軍 范曉東 吳新寧

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450011；2.欒川縣電業(yè)局，河南 欒川 471500)

0 引言

隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，可再生能源利用逐漸得到國(guó)家重視，并已成為我國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略之一。包括小水電在內(nèi)的分布式發(fā)電具有投資小、清潔環(huán)保、占地小、供電可靠和發(fā)電方式可以對(duì)未來(lái)大電網(wǎng)提供有力補(bǔ)充和有效支撐，是未來(lái)電力系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一[1-2]。

我國(guó)配電網(wǎng)復(fù)雜，小水電站并網(wǎng)運(yùn)行，導(dǎo)致豐水并網(wǎng)與枯水停發(fā)時(shí)潮流分布差異很大，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)線和運(yùn)行方式調(diào)整不盡合理，且小水電在豐水期往往存在著無(wú)功欠發(fā)，或在輕負(fù)荷時(shí)采取多發(fā)無(wú)功的方式來(lái)滿足功率因數(shù)考核要求等原因，致使10kV配網(wǎng)線路電壓不穩(wěn)及線損高的問(wèn)題增加，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[3-4]。

本文結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)際情況，主要以傳統(tǒng)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法為主，為提高計(jì)算精度，對(duì)傳統(tǒng)的等值電阻法進(jìn)行改進(jìn)，獲得最佳計(jì)算方法。本文基于改進(jìn)等值電阻法給出10kV配電網(wǎng)理論線損計(jì)算算法。

1 改進(jìn)等值電阻法的損耗計(jì)算方法

取配電線路上各節(jié)點(diǎn)月有功電量和無(wú)功電量，則電能損耗計(jì)算公式為：

式中：△A為電能損耗(kWh)；T為計(jì)算時(shí)段(h)，取月小時(shí)數(shù)；AP.i為第i段線路上時(shí)間T內(nèi)的有功電量 (kWh)；AQ.i為第i段線路上時(shí)間T內(nèi)無(wú)功電量(kvarh)；Ri第 i段線路導(dǎo)線電阻(Ω)；Ui為對(duì)應(yīng)于 AP.i、AQ.i處的電壓(kV)；n為該條線路導(dǎo)線的總段數(shù)。取配電線路月出口有功電量和無(wú)功電量，可以寫(xiě)成如下計(jì)算公式：

式中：AP為月線路首端的總有功電量 (kWh)；AQ為月線路首端的總無(wú)功電量（kvarh）；U 為母線平均電壓（kV）；T 為計(jì)算時(shí)段（h），取月小時(shí)數(shù)；Rel為線路等值電阻（Ω）。

配電線路等值電阻計(jì)算公式如下：

上式簡(jiǎn)化如下：

用類(lèi)似方法，可以求出一條配電線路上的配電變壓器等值電阻，計(jì)算公式如下：

式中：Ret為配電變壓等值電阻（Ω）；UN為配電變壓器高壓側(cè)額定電壓（kV）；△Pki為第i臺(tái)配電變壓器額定短路功率損耗（kW）；SN.i為第i臺(tái)配電變壓器額定容量（kVA）；AP.i為第i臺(tái)配電變壓器的月有功電量（kWh）；AQ.i為第i臺(tái)配電變壓器的月無(wú)功電量（kvarh）；m為線路上配電變壓器數(shù)量。對(duì)于式上面兩式用來(lái)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)或配電線路理論線損預(yù)測(cè)時(shí)，需要進(jìn)行負(fù)荷和電量預(yù)測(cè)，然后應(yīng)用。配電線路總的等值電阻Req計(jì)算公式如下：

配電線路電能損耗計(jì)算公式如下：

式中：△A 為電能損耗（kWh）；T 為計(jì)算時(shí)段（h）；△P0.i第 i臺(tái)配電變壓器空在損耗（kW）；m為配電變壓器臺(tái)數(shù)；Upj為平均電壓（kV）；K為配電線路負(fù)荷曲線現(xiàn)狀系數(shù)。配電線路月?lián)p耗電量△Ay及線損率△A%如下：

對(duì)于配電變壓器低壓側(cè)只裝設(shè)有功電度表情況，需要測(cè)量低壓側(cè)功率因數(shù)，計(jì)算無(wú)功電量。K為負(fù)荷曲線形狀系數(shù)。根據(jù)線路首端的負(fù)荷曲線及月有功電量確定首端負(fù)荷曲線的特征系數(shù)及負(fù)荷曲線形狀系數(shù)，如下，最小負(fù)荷率β：

式中：Imin為月首端最小電量（A）；Imax為月首端最大電量（A）；Pmin為月首端最小有功功率（kW）；Pmax為月首端最大有功功率（kW）。負(fù)荷率f：

當(dāng) f≥0.5 時(shí)，計(jì)算 K2：

當(dāng) f＜0.5 時(shí)，計(jì)算 K2：

式中：f為月負(fù)荷率；β為月最小負(fù)荷率。

2 配電網(wǎng)降損措施

在搞好線損管理的基礎(chǔ)上，采取行之有效的技術(shù)措施是降低電力網(wǎng)電能損耗的重要途徑，供電企業(yè)從實(shí)際情況出發(fā)，要認(rèn)真搞好電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)布局、電網(wǎng)升壓改造、簡(jiǎn)化電壓等級(jí)合理調(diào)整運(yùn)行電壓、縮短供電半徑、減少迂回供電，換粗導(dǎo)線截面、更換高能耗變壓器、增加無(wú)功補(bǔ)償容量等。

2.1 電網(wǎng)升壓改造

電網(wǎng)升壓改造是指在用電負(fù)荷增長(zhǎng)，造成線路輸送容量不夠或者能耗過(guò)大，以及為了簡(jiǎn)化電壓等級(jí)所采取的技術(shù)措施。電網(wǎng)升壓后負(fù)載損耗降低百分率如下表。

表1 電網(wǎng)升壓后負(fù)載損耗降低百分?jǐn)?shù)

2.2 合理調(diào)整運(yùn)行電壓

合理調(diào)整運(yùn)行電壓指通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓和變壓器分接頭，在母線上投切電容器及調(diào)相機(jī)調(diào)壓等手段，在保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上適度地調(diào)整。電力網(wǎng)輸、變、配電設(shè)備地的有功損耗（△P）與運(yùn)行電壓（U）的平方成反比關(guān)系，所以合理調(diào)整運(yùn)行電壓可以達(dá)到降損節(jié)電的效果。

2.3 更換導(dǎo)線截面

在輸送負(fù)荷不變的情況下，更換導(dǎo)線截面，減少線路電阻可以達(dá)到降損節(jié)電的效果。

換線前的功率損耗：

換線后的功率損耗：

式中：R1為換線前的導(dǎo)線電阻，Ω；R2為換線后的導(dǎo)線電阻,Ω。

換線后降低損耗百分率按下式計(jì)算：

其他的方法還有線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、增加無(wú)功補(bǔ)償、搞好線損管理。

3 結(jié)論

通過(guò)以上分析，線損率是綜合反映電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理水平的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。降低線損率，可以減少電能傳輸能耗，提高電力供應(yīng)能力，增加供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文主要采用改進(jìn)等值電阻法進(jìn)行配電網(wǎng)線損計(jì)算，目的是為了降低配電網(wǎng)電能損耗、加強(qiáng)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

改進(jìn)等值電阻法在繼承等值電阻法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，改變利用配電線路上的配電變壓器額定容量計(jì)算配電線路和配電變壓器等值電阻，采用配電線路首端電量和配電線路上的配電變壓器電量及配電變壓器額定容量來(lái)計(jì)算配電線路和配電變壓器等值電阻方法，提高了等值電阻計(jì)算精度，并結(jié)合平均電流法計(jì)算月理論電能損耗，提高理論線損計(jì)算精度。改進(jìn)后的配電線路和配電變壓器等值電阻計(jì)算方法需要的計(jì)算數(shù)據(jù)豐富、全面，容易收集，計(jì)算簡(jiǎn)單容易，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度較高，而且更加符合實(shí)際，計(jì)算結(jié)果更加真實(shí)、準(zhǔn)確，更能滿足供電企業(yè)實(shí)際工作需要。

同時(shí)給出了降低線損的具體措施，對(duì)提高供電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理水平和經(jīng)濟(jì)效益具有明顯的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

［1］廖學(xué)琦.農(nóng)網(wǎng)線損計(jì)算分析與降損措施[M].中國(guó)水利水電出版社.2003.

［2］羅毅芳，等.電網(wǎng)線損理論計(jì)算與分析系統(tǒng)的研制[J].中國(guó)電力，1997，30（09）：37-39.

［3］秦臘梅.電力網(wǎng)電力線損管理[J].農(nóng)村電氣化，2004，2：29-30.

［4］章艷萍.管理線損的分析與控制[J].云南電業(yè)，2007（04）：34-35.