山區(qū)配電網(wǎng)降損節(jié)能技術(shù)探析

白鵬飛

摘 要：社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，促使我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐漸增加，山區(qū)作為電網(wǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容，以為建設(shè)環(huán)境較為復(fù)雜，無論是線路還是設(shè)備都會(huì)影響電力運(yùn)輸質(zhì)量。基于此，為了保證山區(qū)電力運(yùn)輸質(zhì)量，配電網(wǎng)安全使用，本文結(jié)合山區(qū)配電網(wǎng)線損常見情況，立足于配電網(wǎng)基礎(chǔ)組成部分進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為可以通過配電網(wǎng)線路、變壓器等硬件設(shè)備的合理選擇，以及線路無功補(bǔ)償、三相負(fù)荷等方面的優(yōu)化，降低山區(qū)配電網(wǎng)線損凈。希望以下內(nèi)容的論述可以促使我國(guó)山區(qū)電網(wǎng)建設(shè)得以逐步完善。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);降損節(jié)能;三相負(fù)載;配電變壓器;無功補(bǔ)償;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;負(fù)荷率

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）23-0171-02

0 引言

近幾年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，此種背景下，山區(qū)電網(wǎng)建設(shè)不斷加速，配電網(wǎng)作為電網(wǎng)中的基礎(chǔ)組成部分，需要發(fā)揮更加重要的作用。從配電網(wǎng)應(yīng)用角度而言，內(nèi)部電壓等級(jí)較低，并且涉及到電力設(shè)備種類數(shù)量較多，加之山區(qū)電網(wǎng)線路外部環(huán)境較為復(fù)雜，線損量逐年增加，對(duì)電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展十分不利。因此，對(duì)山區(qū)配電網(wǎng)降損節(jié)能技術(shù)研究有著鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

1 配電線損分類

配電網(wǎng)的線損效率通常被當(dāng)做考核供電部門技術(shù)水平的重要依據(jù)，也是衡量電廠經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，從角度分析，配電網(wǎng)降損并非僅僅是一種技術(shù)性的過后工作，也可以說是電廠經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必要的經(jīng)營(yíng)性工作。從宏觀角度而言，配電網(wǎng)的建設(shè)損耗與電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)方案、電力調(diào)度等方面有關(guān);從微觀角度而言，損耗與應(yīng)用設(shè)備、建設(shè)用線路、材料等有關(guān)。以上諸多問題造成配電網(wǎng)線損種類多樣化。

1.1 固定損耗

配電網(wǎng)所具有的固定損耗，是較為常見的一種損耗類型，將會(huì)發(fā)生在電力生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，無論是電力輸送、電力變壓、配電傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，都會(huì)存在電能損耗。此類損耗與電網(wǎng)內(nèi)部應(yīng)用元件所具有的電流數(shù)值并不相關(guān)，與元件電壓存在反向作用，簡(jiǎn)而言之，元件電壓越大，電力損耗明顯。通常可以分為以下幾種類型：（1）變壓器應(yīng)用過程中將會(huì)產(chǎn)生鐵損。（2）調(diào)壓器以及電抗器等設(shè)備產(chǎn)生鐵損。（3）線路絕緣性物質(zhì)損耗。（4）用戶電能表內(nèi)部相關(guān)附件損耗。

1.2 可變損耗

此類損耗相比于固定損耗而言，有一明顯差別，固定損耗主要由電網(wǎng)內(nèi)部各個(gè)元件電壓所決定，可變損耗則是由配電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷所決定，并且隨著電力負(fù)荷的變化而變化。具體關(guān)系可以做以下描述：當(dāng)系統(tǒng)各個(gè)元件所具有的負(fù)荷電流平方值越大，則電力損耗越明顯。具體可以分為以下幾種類型：（1）變壓器繞組在電力傳輸過程中可以發(fā)生銅損。（2）各類型電線電力運(yùn)輸過程中可以發(fā)生銅損。（3）電壓、流互感器將會(huì)發(fā)生銅損。（4）接戶線在進(jìn)行電流傳輸中也會(huì)發(fā)生銅損。需要注意，此類電力損耗主要由電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)所決定，通常將其稱之為“技術(shù)損耗”，并且只要測(cè)試出某一時(shí)段電網(wǎng)電流、電壓等相關(guān)參數(shù)，就可以計(jì)算出損耗量，因此可以將其稱之為“理論損耗”。

1.3 其它損耗

通常情況下，將不是由以上兩種原因引起的線路損耗稱之為其它損耗，這類損耗在配電網(wǎng)建設(shè)以及實(shí)際運(yùn)行過程中因?yàn)檩^為復(fù)雜，因此很難總結(jié)出產(chǎn)生的實(shí)際原因，但是卻真實(shí)存在，通常情況下可以將其稱之為“不明損耗”。例如相關(guān)工作人員在進(jìn)行電表記錄過程中，發(fā)生漏抄、錯(cuò)抄或者是估抄等造成電力損耗;用戶沒有按照具體規(guī)定進(jìn)行電力應(yīng)用造成電力損耗;線路漏電造成損耗等。

2 山區(qū)配電網(wǎng)線損過高的原因

2.1 配電網(wǎng)布局和結(jié)構(gòu)不合理

對(duì)于山區(qū)配電網(wǎng)而言，在建設(shè)過程中，因?yàn)榻ㄔO(shè)環(huán)境較為復(fù)雜，各個(gè)電力基站之間的跨度較大，所以很難按照原有建設(shè)方案進(jìn)行精準(zhǔn)施工，這就造成配電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)果經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)迂回線路以及T型線路，這些線路在投入使用之后將會(huì)增加電力運(yùn)輸長(zhǎng)度，影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，造成不必要的電力損耗。除此之外，電網(wǎng)線路復(fù)合點(diǎn)分散、變壓器供電點(diǎn)與電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷中心距離較遠(yuǎn)等問題，也會(huì)造成電網(wǎng)線損增大等問題。

2.2 電力線路不合格

通過對(duì)山區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)案例進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段電網(wǎng)應(yīng)用線路存在很大問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）線路直徑不滿足要求。對(duì)于電力線路而言，當(dāng)線路截面越小，則電力傳輸困難，此種情況下電力線損就會(huì)形成，并且隨著截面減小而增大。（2）線路內(nèi)部電阻較大。如果沒有對(duì)線路材質(zhì)進(jìn)行合理優(yōu)化，電力傳輸過程中將會(huì)克服更大的阻力做功，因此產(chǎn)生線損，并且隨著阻力的增加，電線線損逐漸增大。（3）導(dǎo)線部分位置存在老化和破損。（4）線路運(yùn)維能力低下，往往會(huì)造成漏電等問題，從而形成線損。

2.3 供電設(shè)備陳舊

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然誕生出了很多新型節(jié)能、性能穩(wěn)定的供電設(shè)備，但是因?yàn)樯絽^(qū)電力電網(wǎng)建設(shè)較為落后，所以一些地區(qū)仍然在應(yīng)用傳統(tǒng)供電設(shè)備，例如老式SJ型號(hào)、SJL型號(hào)變壓器，這些變壓器在實(shí)際應(yīng)用過程中無法適應(yīng)日益增長(zhǎng)的供電需求，并且自身?yè)p耗較為明顯，很大一部分設(shè)備的應(yīng)用都會(huì)形成大量線損，對(duì)整體電力傳輸十分不利。

2.4 配電變壓器的負(fù)荷率低

對(duì)于山區(qū)電力應(yīng)用而言，往往系統(tǒng)內(nèi)部電力負(fù)荷較小，這就造成一部分變壓器在工作過程中基本上保持在空載運(yùn)行狀態(tài)，此種情況下，電力損耗較大[1]。除此之外，山區(qū)電網(wǎng)的電力負(fù)荷通常會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響，不僅存在季節(jié)負(fù)荷差異，還會(huì)具有晝夜負(fù)荷差異，加之電力變壓器空載運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，電力損耗十分明顯。

2.5 三相負(fù)荷不平衡

對(duì)于山區(qū)電力傳輸而言，因?yàn)殡娏τ脩糨^多，并且區(qū)域電力傳輸跨度較大，這就導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)部單相負(fù)荷較多，此種情況下，電網(wǎng)三相負(fù)荷也會(huì)收到影響，無法持續(xù)穩(wěn)定。簡(jiǎn)而言之，“Ia≠Ib≠Ic”。同時(shí)電網(wǎng)內(nèi)部的中性線路將會(huì)產(chǎn)生電流，此時(shí)電路線損形成。

3 山區(qū)配電網(wǎng)降損節(jié)能技術(shù)研究

3.1 改善配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)現(xiàn)階段配電網(wǎng)線路結(jié)果問題，需要從線路總體布局角度出發(fā)，通過合理的方法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低山區(qū)配電網(wǎng)線損。首先而言，應(yīng)該對(duì)線路供電半徑進(jìn)行合理控制，這就需要在電網(wǎng)建設(shè)之前，相關(guān)技術(shù)人員可以準(zhǔn)確測(cè)試出供電中心與用戶之間的距離，然后更具要求合理控制電力傳輸長(zhǎng)度，以求縮短供電半徑，減少電力損耗[2]。

3.2 改造電力線路

對(duì)于電力線路的使用與改革可以根據(jù)線路應(yīng)用情況以及自身金屬損耗進(jìn)行綜合分析，通常情況下，主干、支桿、分支干線路導(dǎo)向截面應(yīng)用控制在70mm2、50mm2、35mm2。此類線路選擇可以合理有效的降低線路損耗，還可以節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)成本[3]。除此之外，還應(yīng)該做好線路運(yùn)維工作，長(zhǎng)時(shí)間線路應(yīng)該及時(shí)更換，以保證電網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)良好。

3.3 提高計(jì)量準(zhǔn)確度

為保證計(jì)量精準(zhǔn)度可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：一方面，應(yīng)用DD28以及DSB系列的電能表。另一方面，保證電能表與互感器之間搭建正確。

3.4 配電變壓器的選擇

作為電網(wǎng)的基礎(chǔ)組成部分，變壓器承擔(dān)的線損量占總線損量的50～70%。因此變壓器的節(jié)能降損優(yōu)化十分重要，具體可以分為以下兩方面內(nèi)容：

一方面，使用低耗節(jié)能變壓器。根據(jù)現(xiàn)有《配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)導(dǎo)則（DL/T985）》中的規(guī)定，淘汰原有老舊變壓器，更換S11、S13系列變壓器;

另一方面，促使變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（1）根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)內(nèi)容，合理考慮變壓器容量，促使變壓器可以保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。（2）合理劃分設(shè)備運(yùn)行區(qū)間。1）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域。所謂的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域指的是變壓器的額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)運(yùn)行區(qū)間上、下限規(guī)定為1se、（PoZ/Pkz）Se。2）最佳運(yùn)行區(qū)域[4]。此時(shí)運(yùn)行區(qū)間上、下限規(guī)定為0.75se、（1.333PoZ/Pkz）Se。3）劣性運(yùn)行區(qū)域。此時(shí)運(yùn)行區(qū)間上、下限規(guī)定為（PoZ/Pkz）Se、0se。（3）對(duì)于山區(qū)配電網(wǎng)而言，還需要結(jié)合季節(jié)氣候進(jìn)行變壓器調(diào)節(jié)，以求變壓器可時(shí)刻保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.5 三相平衡措施

針對(duì)線路中因?yàn)槿嗖黄胶馑鸬木€損，可以通過以下方法進(jìn)行優(yōu)化：（1）通過對(duì)電網(wǎng)中局部相間負(fù)荷的合理調(diào)節(jié)可以達(dá)到平衡目的[5]。但是應(yīng)用此種方法之后需要對(duì)三相負(fù)荷重新進(jìn)行測(cè)量，要求三相正常平衡。（2）優(yōu)化線路前期建設(shè)。1）需要充分考慮臺(tái)區(qū)電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷以及階段性變化規(guī)律。2）檢測(cè)臺(tái)區(qū)電力負(fù)荷分布情況。3）按照三相線路布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行線路布設(shè)。

3.6 無功補(bǔ)償

對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)而言，無功補(bǔ)償通常會(huì)被應(yīng)用為磁場(chǎng)的建立，并且將產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能，而系統(tǒng)內(nèi)部帶有的電能將會(huì)被轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)，但是無功補(bǔ)償有一個(gè)較為鮮明的特點(diǎn)：對(duì)外部電路不做功。如果將有功、無功、視在功率分別表示為p、q、s，則三者之間的關(guān)系可以表示為“s2=p2+q2”，從此類等式中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的無功功率增加之后，有功功率將會(huì)減少，因此為了降低電路線損，需要進(jìn)一步增加無功功率，此種方法便是無功補(bǔ)償。對(duì)于線路的無功補(bǔ)償，主要依賴于無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)于補(bǔ)償裝置的選擇需要做到合理，通常情況下，可以在變電站中加入電容器或者是靜止補(bǔ)償器來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償[6]。但是仍然需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，這樣才能保證設(shè)備應(yīng)用合理，例如配電網(wǎng)中存在的大容量電力設(shè)備，則可以應(yīng)用單項(xiàng)補(bǔ)償方法達(dá)到補(bǔ)償目的;35kv的變電站無功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)際容量需要按照中心變壓器電力容量的1/10～2/10進(jìn)行確定;110kv的變電站無功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)際容量需要按照中心變壓器電力容量的8%～10%進(jìn)行確定;如果應(yīng)用變壓站經(jīng)常進(jìn)行低壓負(fù)荷運(yùn)行。補(bǔ)償器容量可以按照中心變壓器電力容量的8%～10%進(jìn)行確定。

4 結(jié)論

綜上所述，配電網(wǎng)作為電力運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)所在，必須通過降低線損提升運(yùn)輸質(zhì)量，這也是可持續(xù)發(fā)展的具體要求。就配電網(wǎng)降損工作而言，其涉及內(nèi)容較為復(fù)雜，應(yīng)該同時(shí)立足于硬件設(shè)備與線路性能兩個(gè)角度進(jìn)行正對(duì)性優(yōu)化，才能達(dá)到節(jié)能降損的目的。隨著未來科技的發(fā)展，硬件設(shè)備與電網(wǎng)建設(shè)工藝都會(huì)不斷革新，降損節(jié)能必將會(huì)更加高效。

參考文獻(xiàn)

[1] 許文秀，張立斌，李萌文.引入效益分享型合同能源管理的配電網(wǎng)節(jié)能風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策研究[J].節(jié)能與環(huán)保，2015（04）：64-65.

[2] 康祎龍，鄭婷婷，苗世洪，劉子文，劉昱良.不平衡電網(wǎng)電壓下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)串聯(lián)和并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器協(xié)調(diào)控制策略[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2018，33（S1）：193-204.

[3] 楊帆.低壓配電網(wǎng)三相不平衡治理相關(guān)問題探討 訪安徽大學(xué)教育部電能質(zhì)量工程研究中心測(cè)試評(píng)估研究所所長(zhǎng)朱明星[J].電氣應(yīng)用，2018，37（08）：6-9.

[4] 姚普糧，龍光成，趙立夏.低壓配電網(wǎng)三相負(fù)載平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)慕祿p節(jié)能效果分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（15）：22-25.

[5] 吳鴻亮，門錕，董楠，廖兵兵，鄭全朝.基于J2EE架構(gòu)的線損理論計(jì)算與診斷分析系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（05）：108-116.

[6] 張江林，莊慧敏，劉俊勇，高紅均，張里，夏榆杭.分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)壓的主動(dòng)配電網(wǎng)兩段式電壓協(xié)調(diào)控制策略[J/OL].電力自動(dòng)化設(shè)備：1-8[2019-05-09].