降低低壓配電線損的技術(shù)措施探索

馬樂(lè)群

摘 要：線損作為衡量供電系統(tǒng)整體水平的重要指標(biāo)之一，它與電能質(zhì)量有著直接的關(guān)系，因此，降低線損一直都是供電技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。在此，對(duì)低壓配電網(wǎng)中電路線損的原因和控制方法進(jìn)行研究，以尋找能降低線損技術(shù)的有效措施。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)；變壓器；電路線損；線損控制

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0064-02

現(xiàn)代社會(huì)電氣化的程度越來(lái)越高，對(duì)電能的消耗也越來(lái)越大，節(jié)能問(wèn)題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在供電系統(tǒng)中，尤其是低壓配電網(wǎng)中，電路線損浪費(fèi)了大量的電能，因此，降低線損的技術(shù)不僅與供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，更與節(jié)能環(huán)保的總體戰(zhàn)略有一定的關(guān)系，其重要性也是顯而易見(jiàn)的。

1 線損產(chǎn)生的原因和實(shí)際問(wèn)題

1.1 線損的定義和產(chǎn)生原因

線損分為技術(shù)線損和管理線損兩種，這里僅對(duì)技術(shù)線損進(jìn)行分析。所謂“技術(shù)線損”是電網(wǎng)系統(tǒng)自身特性引起的線損，可以用理論計(jì)算出損耗值。這些損耗主要是由電網(wǎng)電線中過(guò)長(zhǎng)的傳輸距離引起的，因?yàn)殡娔茉诼L(zhǎng)的傳輸中會(huì)經(jīng)過(guò)相當(dāng)數(shù)量的輸變電元件，這些元件的電阻和電抗都會(huì)令經(jīng)過(guò)的電能產(chǎn)生損耗，這些損耗加在一起就是電路的線損。此外，電能的傳輸和存儲(chǔ)需要經(jīng)過(guò)電磁變換，這就需要在電能中分出一部分來(lái)產(chǎn)生勵(lì)磁功率，這也是造成線損的原因之一。

1.2 低壓配電網(wǎng)的線損

低壓配電網(wǎng)的線損率很高，是能源浪費(fèi)的一個(gè)主要方面，這其中的原因也不只一種。對(duì)低壓配電網(wǎng)線損率的影響主要來(lái)自以下三個(gè)方面：配電網(wǎng)的布局、變壓器的配置和無(wú)功補(bǔ)償。這三方面的不足或不合理都會(huì)大大提高線損率。

1.2.1 配電網(wǎng)布局

在配電網(wǎng)進(jìn)行布局時(shí)，將電源點(diǎn)設(shè)置在了離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)的位置。過(guò)長(zhǎng)的輸電距離使輸電系統(tǒng)中首末端電壓下降，大量電能消耗在輸電途中，不僅大大增加了線損率，還增加了電壓調(diào)整的困難性，難以保證供電質(zhì)量。因此，配電網(wǎng)布局錯(cuò)誤造成的危害是多方面的。

1.2.2 變壓器配置

變壓器的型號(hào)選擇和配置與低壓配電網(wǎng)的實(shí)際需求有所偏差，使得其在運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期空載或輕載。因?yàn)椴环显镜倪\(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，所以，會(huì)導(dǎo)致比預(yù)期更嚴(yán)重的空載損耗。

1.2.3 無(wú)功補(bǔ)償

無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的一種節(jié)能形式，它能有效降低線損，提高供電效率。但是，無(wú)功補(bǔ)償裝置在低壓配電網(wǎng)中的運(yùn)行并不理想，因?yàn)榈蛪号潆娋W(wǎng)通常具有感性負(fù)荷，無(wú)功功率會(huì)被部分電氣設(shè)備消耗，最終導(dǎo)致無(wú)功功率因數(shù)偏低，無(wú)功補(bǔ)償難以達(dá)到預(yù)期效果。

2 降低低壓配電線損的技術(shù)措施

2.1 建設(shè)性措施

所謂“建設(shè)性措施”主要針對(duì)設(shè)備、設(shè)施的改進(jìn)、更新，換言之，就是以增加投資促進(jìn)技術(shù)設(shè)備的更新?lián)Q代，其主要目標(biāo)有以下四個(gè)方面。

2.1.1 無(wú)功補(bǔ)償裝置

無(wú)功補(bǔ)償裝置能提高功率因數(shù)。功率因數(shù)是反映用電設(shè)備所消耗的功率和供電設(shè)備所提供的功率這兩種功率關(guān)系的數(shù)據(jù)指標(biāo)，而線損是影響這兩種功率關(guān)系的主要因素之一。線損主要來(lái)自于供電線路和變壓器兩方面的影響。

在供電線路方面，線路的導(dǎo)線本身存在電阻，所以，電流的通過(guò)會(huì)引起線路自身的有功功率損耗。這一損耗值和電流的平方成正比關(guān)系，與輸送有功功率時(shí)產(chǎn)生的功率因數(shù)成反比關(guān)系。因此，可以提高功率因數(shù)來(lái)降低線路的電流，進(jìn)而降低線路的有功功率損耗。

在變壓器方面，因?yàn)樽儔浩髟谳敵鲇泄β蕰r(shí)存在銅損，而銅損與變壓器負(fù)荷的視在功率平方值成正比。該視在功率與變壓器自身功率因數(shù)成反比。由此關(guān)系可知，提高功率因素有助于降低銅損。

綜上所述，提高功率因數(shù)對(duì)降低線損有很大的作用，而無(wú)功補(bǔ)償是提高功率因數(shù)的好方法。通過(guò)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)優(yōu)化電網(wǎng)的無(wú)功配置，并確立科學(xué)、合理的無(wú)功補(bǔ)償方案。方案要以“分級(jí)補(bǔ)償和就地平衡”為原則，將集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和隨器補(bǔ)償三種補(bǔ)償方法相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜婊陀行Щ?。以低壓配電網(wǎng)10 kV線路為例，對(duì)變電所母線集中加裝補(bǔ)償裝置，對(duì)一些線路較長(zhǎng)、負(fù)荷較大的線路需要進(jìn)行分散補(bǔ)償，裝置可選用并聯(lián)電容器。如果有配變?nèi)萘窟_(dá)到30 kVA以上，要采取隨器補(bǔ)償，就地補(bǔ)償配變產(chǎn)生的無(wú)功損耗?？傊?，無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)置不能一概而論，需要根據(jù)具體情況，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)置。

2.1.2 變壓器的選擇與配置

變壓器自身存在一定的損耗，變壓器型號(hào)不同損耗也不同，而且不同種類的變壓器在輕載或空載狀態(tài)下運(yùn)行的損耗各不相同，對(duì)此，應(yīng)根據(jù)其運(yùn)行狀況的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的配置。工作狀態(tài)中輕載和空載運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的線路，適合選用小容量、空載消耗低的變壓器；而大部分工作時(shí)間滿載，甚至超載的線路，則應(yīng)使用大容量變壓器。表1中列出了目前幾種常見(jiàn)變壓器在10 kV電壓下的電能損耗。

由表1可知，非晶合金系列和COOPER系列變壓器的電能損耗值很低，雖然價(jià)格較為昂貴，但在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益考慮，選擇它們還是很有利的。

此外，在設(shè)置配電變壓器的位置時(shí)，要盡可能接近電網(wǎng)的負(fù)荷中心，將供電半徑控制在500 m以內(nèi)。

2.1.3 輸電線路

應(yīng)精確計(jì)算輸電線路的損耗值。通過(guò)線路的最大負(fù)荷值與其對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)算負(fù)荷電流值，對(duì)比導(dǎo)線的負(fù)荷電流值和經(jīng)濟(jì)電流值。如果負(fù)荷電流值較大，則說(shuō)明該線路有改裝的必要，可以改換截面直徑更大的導(dǎo)線或增設(shè)線路，以增加導(dǎo)線數(shù)目。

2.1.4 計(jì)量裝置

計(jì)量裝置在降低技術(shù)線損和管理線損兩方面都能發(fā)揮出色的作用。使用準(zhǔn)確度更高的用電計(jì)量裝置能起到很好的降損效果。在選擇計(jì)量裝置時(shí)要注意，除了要考慮用電計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度外，還要考慮計(jì)量裝置的自耗、誤差線性、對(duì)竊電的防范能力等多重因素。

2.2 運(yùn)行性措施

與建設(shè)性措施不同，運(yùn)行性措施幾乎不需要額外的資金投入，其對(duì)電網(wǎng)線損的控制是通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.2.1 調(diào)整電壓

變壓器在損耗上主要分為銅損和鐵損兩種，在低壓配電網(wǎng)中，通常損耗較大的是鐵損。變壓器的鐵損會(huì)隨著變壓器實(shí)際電壓超過(guò)額定電壓差值的增加而增加，而這種增加并不會(huì)對(duì)變壓器本身造成損害，只是對(duì)出力有一定的影響。因此，當(dāng)變壓器的鐵損低于銅損時(shí)，提高運(yùn)行電壓可以達(dá)到降損的效果。

2.2.2 三相負(fù)荷平衡

三相負(fù)荷對(duì)線損有很大影響，當(dāng)其不平衡時(shí)，由于各相通過(guò)的負(fù)荷電流大小不一，會(huì)形成相間不平衡電流。不平衡電流在相線和中性線上都會(huì)造成線損，這就會(huì)增加總線損。當(dāng)其保持平衡時(shí)，三相電流的向量和等于零，三者相互抵消，中性線上沒(méi)有電流通過(guò)，消除了這一線損因素。因此，在電路運(yùn)行中，要注意保持三相負(fù)荷的平衡，可以通過(guò)變壓器調(diào)整各相電流，將電流的不平衡度控制在10%以下。

2.2.3 導(dǎo)線接頭

一些施工工藝的缺陷會(huì)使導(dǎo)線接頭處原本很小的接觸電阻數(shù)值激增，而電能損耗受電阻的影響很大，電阻數(shù)值的激增同樣會(huì)增加電能的損耗。因此，在施工工藝上需要謹(jǐn)慎，盡可能降低接觸電阻，而且可以把導(dǎo)電膏涂抹在導(dǎo)線接頭部位，增大導(dǎo)線間的接觸面積，這樣可以進(jìn)一步降低接觸電阻。

2.2.4 電路維護(hù)

電路經(jīng)常會(huì)因?yàn)橐恍┕收鲜沟媚承┰考碾娮韬碗娍乖龃?，進(jìn)而引起線損的增加。因此，精心維護(hù)電路，定期巡查，及時(shí)排除線路泄漏、接頭過(guò)熱等故障，這樣能夠大大降低一些不必要的線損。此外，電路附近的植物需要定期修剪，防止其與電路元件產(chǎn)生纏繞。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)降低線損相關(guān)技術(shù)的研究絕非一朝一夕之功，它具有長(zhǎng)期性和細(xì)致性，而低壓配電網(wǎng)在我國(guó)的應(yīng)用范圍極廣，所以，要盡快研究和開(kāi)發(fā)安全、有效的技術(shù)來(lái)降低線損，可以說(shuō)這是一項(xiàng)迫在眉睫的工作。因此，對(duì)降低線損技術(shù)的研究需要把握好節(jié)奏，力爭(zhēng)在長(zhǎng)遠(yuǎn)化的發(fā)展態(tài)勢(shì)和眼前的問(wèn)題之間取得平衡，這就要依靠相關(guān)的技術(shù)人員。只有目光長(zhǎng)遠(yuǎn)，戒驕戒躁，才能將相關(guān)技術(shù)合理應(yīng)用到實(shí)際的電力系統(tǒng)中，以提高我國(guó)低壓配電網(wǎng)的降損水平。

參考文獻(xiàn)

[1]潘彥君.降低配電臺(tái)區(qū)低壓線損的措施[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（20）.

〔編輯：白潔〕