配電網(wǎng)線損理論計算分析

馬慧卓,胡文平,李曉軍,劉翔宇,李 涵

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021)

配電網(wǎng)線損理論計算分析

馬慧卓,胡文平,李曉軍,劉翔宇,李 涵

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021)

結(jié)合2015年河北省南部電網(wǎng)配電網(wǎng)線損理論計算結(jié)果,對配電網(wǎng)線損進行分析,說明電網(wǎng)線損的變化趨勢和重損原因,依據(jù)代表日理論線損計算結(jié)果對各地區(qū)電網(wǎng)降損提出相關(guān)措施及建議,為電網(wǎng)經(jīng)濟和社會效益提供了理論指導。

配電網(wǎng);線損率;降低線損

線損率是衡量電力系統(tǒng)運行的一個重要經(jīng)濟指標,降低線損是提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的主要手段,以下利用統(tǒng)一計算程序,對河北省南部電網(wǎng)(簡稱“河北南網(wǎng)”)夏季負荷方式下統(tǒng)一代表日負荷進行實測及線損理論計算,目的是通過科學的計算,掌握河北南網(wǎng)的線損構(gòu)成及分布情況,了解線損量的大小及變化趨勢,找出影響線損率變化的主要因素,從而分析重損原因,制定有效降損改造措施[1 2]。

1 線損理論計算結(jié)果情況

配電網(wǎng)普遍劃分標準分為3個等級,為低壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和高壓配電網(wǎng),分別對應220～380 V、6～10 k V和35～110 k V[3]。高壓配電網(wǎng)一般采用潮流計算方法,中低壓配電網(wǎng)由于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和分布狀況復雜,構(gòu)建準確的參數(shù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫難度大,數(shù)據(jù)采集困難,一般不采用潮流算法[4]。2015年線損理論計算中,35 k V及以上電網(wǎng)采用潮流計算方法;10 k V與380 V電網(wǎng)采用均方根電流法并結(jié)合電量法計算。

理論線損計算是按照統(tǒng)一代表日、統(tǒng)一計算程序、統(tǒng)一邊界條件原則進行,計算和匯總程序采用線損理論計算分析系統(tǒng)。2015年河北南網(wǎng)配電網(wǎng)線損理論計算結(jié)果如表1所示。

表1 2015年河北南網(wǎng)配電網(wǎng)線損理論計算結(jié)果

2015年各分區(qū)分壓的線損理論計算結(jié)果如表2所示。

表2分區(qū)分壓線損理論計算結(jié)果%

2 電網(wǎng)分壓損耗分析

2.1 110 k V電網(wǎng)損耗

110 k V電網(wǎng)供電量同比增長了8.33%。供電量的提升,導致變壓器銅損同比增長9.07%,而線路損耗同比降低了4.08%,根據(jù)結(jié)果分析可知, 110 k V網(wǎng)架結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化,減少了潮流轉(zhuǎn)供,線路供電半徑減小,變電站布局更加合理。河北南網(wǎng)110 k V電網(wǎng)線損理論計算結(jié)果如圖1所示。

圖1 河北南網(wǎng)110 k V電網(wǎng)線損理論計算線損率對比

以石家莊地區(qū)為例,同期相比,此次線損理論計算中,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化為擴建220 k V主變壓器5臺,新建110 k V主變壓器10臺,擴建110 k V主變壓器4臺,增容110 k V主變壓器6臺,新投及切改110 k V線路共7條。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的改變,使得供電量在同比增加9.81%的前提下,銅損隨之增加了9.28%,鐵損增加5.67%,而線路損耗降低了3.17%。說明網(wǎng)架新增的變電站優(yōu)化了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的電源點布局,使供需進一步平衡,減小了供電半徑,使線路損耗降低。在2015年度線損理論計算中,這一特點明顯,見圖2。

圖2 河北南網(wǎng)110 k V電網(wǎng)分區(qū)線損理論計算結(jié)果對比

河北南網(wǎng)110 k V電網(wǎng)分區(qū)線損理論計算容載比、銅鐵損比對比,見圖3。

圖3 河北南網(wǎng)110 k V電網(wǎng)分區(qū)線損理論計算容載比、銅鐵損比對比

由圖3可知,衡水、石家莊和邯鄲地區(qū)110 k V電網(wǎng)代表日當天輕載運行,邢臺、滄州運行較經(jīng)濟。衡水電網(wǎng)容載比高,在今后的電網(wǎng)規(guī)劃建設中,在促進負荷增長的同時,應科學合理的進行電源布點規(guī)劃。

2.2 35 k V電網(wǎng)損耗

35 k V電網(wǎng)負荷以農(nóng)網(wǎng)負荷為主,35 k V供電量同比降低9.4%,線路損耗同比降低5%,銅損降低12.4%,鐵損增加2.6%。線損率為1.44,較上一年度理論計算相比降低了0.01%,線路損耗占比同比降低了3.5%。隨著負荷降低變壓器輕載增多,影響了變壓器銅鐵損變化。

如圖4所示,衡水、邢臺地區(qū)35 k V電網(wǎng)經(jīng)濟運行,其余地區(qū)輕載。應適度加快35 k V電壓等級退出電壓序列進度。在后期的電網(wǎng)建設、改造規(guī)劃中,應采取如線路電壓升級、老舊35 k V變電站升級110 k V等改造措施,加快改造進度。

圖4 河北南網(wǎng)35 k V電網(wǎng)分區(qū)線損理論計算容載比、銅鐵損比對比

2.3 10 k V電網(wǎng)損耗分析

由于10 k V配電網(wǎng)節(jié)點、分支線和元件較多,并且一些元件不具備測錄運行參數(shù)的條件,因此精確計算10 k V電網(wǎng)線損困難,以滿足實際計算精度為前提,該次理論計算10 k V電網(wǎng)采用了均方根電流法或電量法進行計算。

該次線損理論計算中10 k V電網(wǎng)線損率為3.01%,分壓損失占比達到了34.12%,在各電壓等級中最高,說明該電壓等級是重損層。造成這種現(xiàn)象的原因較多,如高損耗設備多、供電半徑大、線徑小、無功補償不足等,10 k V是需要重點考慮降損的電壓等級。對線路進行改造升級,優(yōu)化電源布點是降低損耗的有效手段。10 k V配電網(wǎng)各地區(qū)理論線損的供電量占比和損失電量占比對比變化情況如圖5所示。

圖5 10 k V電網(wǎng)分區(qū)供電量占比、損失電量占比對比

該次理論計算中,損失電量占比均隨供電量占比變化,趨勢相同。10 k V供電量與同期相比下降了2.71%,各地區(qū)農(nóng)網(wǎng)低壓負荷主要為居民負荷、一般工商業(yè)負荷、農(nóng)業(yè)排灌負荷等。居民負荷比重大的臺區(qū)由于電量較小,表計損耗占比高,相對線損率偏高;一般工商業(yè)負荷比重大的臺區(qū)由于電量大,配電變壓器利用率高,所以線損率相對較低,但如果三相平衡調(diào)整不好,也會抬高臺區(qū)線損率;農(nóng)業(yè)排灌負荷比重大的臺區(qū),一般用戶較少,臺區(qū)的三相不平衡度低,臺區(qū)線損率一般較低。

2.4 380 V電網(wǎng)損耗分析

該次380 V理論計算線損率為4.74,較上一年度降低1.03%。該次計算擴大了380 V低壓典型臺區(qū)選取范圍,由三類(城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、城鄉(xiāng)結(jié)合)、每類選取3個典型臺區(qū)擴大至低壓臺區(qū)總數(shù)的5%,參與計算樣本選取方式發(fā)生較大變化,影響本年度380 V電網(wǎng)理論線損計算結(jié)果同比差異較大。380 V電網(wǎng)存在的問題有各縣公司均存在部分配變臺區(qū)布局不合理,供電半徑較長,線路線徑較細,線路老化,過負荷等;農(nóng)業(yè)排灌變壓器較多,利用率較低,長期輕載運行,鐵損較大;部分臺區(qū)無功補償設備老化或缺失,造成功率因數(shù)偏低;低壓三相負荷分布不合理,造成三相負荷不平衡,損耗增大。建議開展理論線損率與實測線損率差異較大臺區(qū)的對比分析,分析負荷特性、供電半徑、設備老化等因素的影響,針對典型臺區(qū)提出解決措施。

3 措施及建議

依據(jù)代表日理論線損計算結(jié)果分析,提出相應的措施及建議。

a.110 k V網(wǎng)架結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化,減少了潮流轉(zhuǎn)供,線路供電半徑減小,變電站布局趨于合理。線路重損多是由于輸送電量大,供電半徑長所致。建議110 k V繼續(xù)加快進行電源布點,優(yōu)化潮流分布。

b.35 k V負荷以農(nóng)網(wǎng)負荷為主,供電量同比降低9.4%,負荷降低導致輕載變壓器增多。線損率偏高的主要原因一是導線線徑細,供電半徑長;二是運行時間長,線路老舊;三是負荷多為農(nóng)業(yè)季節(jié)性負荷,峰谷差較大。建議更新老舊設備,切改負荷,加快35 k V電壓等級退出進度。

c.10 k V電網(wǎng)為重損電壓等級,10 k V線路重損原因:一是線路投運時間長,出現(xiàn)老化現(xiàn)象,二是導線線徑配合不合理,存在“卡脖子”現(xiàn)象,三是線路走徑不合理,供電半徑大,存在迂回供電情況。建議更換老舊設備,對重損線路升級改造,優(yōu)化配電結(jié)構(gòu)。

d.380 V電網(wǎng)部分配變存在分布不合理、過載、供電半徑大,電壓質(zhì)量差等現(xiàn)象,針對低壓電網(wǎng)三相負荷不平衡,建議建立行之有效的監(jiān)測和處理機制。

4 結(jié)束語

理論線損可以按照物理特性和邏輯關(guān)系分析一個電網(wǎng)的線損狀況,可以分析電網(wǎng)線損的變化趨勢和重損原因,通過對河北南網(wǎng)理論線損計算結(jié)果的分析,挖掘降損空間,提出具有針對性的改造、升級建議,可以對電網(wǎng)的發(fā)展建設提供重要理論支撐。

[1] DL/T 686-1999,電力網(wǎng)電能損耗計算導則[S].

[2] 陳淡龍.降低網(wǎng)損的技術(shù)措施[J].東北電力技術(shù),2007,28 (5):4749.

[3] 宋宏彪.配電網(wǎng)線損分析與研究[D].北京:華北電力大學,2002.

[4] 范 荻,陳 寧,李群炬.京津唐電網(wǎng)線損理論計算與分析[J].華北電力技術(shù),2002(6):

本文責任編輯:羅曉曉

Losses Theoritical Calculation Analysis of Distribution Power System

Ma Huizhuo,Hu Wenping,Li Xiaojun,Liu Xiangyu,Li Han
(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

Based on the result of losses theoretical calculation of distribution power system in 2015,the losses of distribution system was analyzed in this text,and put forward the loss reduction measures to each area.The result of the analysis could provide theoretical guidance to imporve the power grid economics and social benefits.

distribution network;line losses;loss reduction

TM714.3

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馬慧卓(1987-),男,工程師,主要從事電能質(zhì)量分析與控制,電網(wǎng)線損分析工作。