配電網(wǎng)線(xiàn)損產(chǎn)生原因及計(jì)算方法分析

線(xiàn)損率是一種重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)反映了一個(gè)國(guó)家電力損耗的情況。線(xiàn)損率的計(jì)算由線(xiàn)損能耗值與總供電量的比值決定[1]。而線(xiàn)損指的是一種能量損耗，這種能量損耗包括了在輸電過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的能耗損失，如導(dǎo)線(xiàn)的發(fā)熱、變壓器的功率轉(zhuǎn)化損失以及其他電力部件的自身?yè)p耗等。電力部分通常會(huì)根據(jù)線(xiàn)損率決定對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化改造，因此線(xiàn)損率是在電力研究過(guò)程中的一種重要指標(biāo)，對(duì)線(xiàn)損率的研究具有重要的科研價(jià)值。

1 線(xiàn)損產(chǎn)生原因分析

1.1 電網(wǎng)中電阻以及感抗的影響

有兩種電阻會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定的線(xiàn)損，這兩種電阻分別是負(fù)載自身的繞組電阻，以及輸電導(dǎo)線(xiàn)本身的電阻。無(wú)論是負(fù)載自身的繞組電阻還是輸電導(dǎo)線(xiàn)本身的電阻，其電阻值都比較大，因此會(huì)對(duì)輸電能耗的消耗產(chǎn)生可觀的影響。但由于負(fù)載自身的繞組電阻除具有電阻外還有電感的存在，因此會(huì)同時(shí)產(chǎn)生有功電量損失和無(wú)功電量損失。電感的電壓值與電流是成線(xiàn)性變化的，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)電感時(shí)，如果該電流是交流電流，那么電感會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的、阻礙電流流動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)。而電流在克服該電動(dòng)勢(shì)繼續(xù)流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)對(duì)外做功，其做功的直接影響就是溫度升高，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，這種電能的損耗就是有功損耗[2]。在有功損耗中，因?yàn)樨?fù)載變化而導(dǎo)致電流大小發(fā)生變化后，對(duì)應(yīng)的線(xiàn)損也會(huì)有影響。相反，如果輸電導(dǎo)線(xiàn)的負(fù)載變大而電流不變，由此將產(chǎn)生更多的損耗，這種損耗就是可變損耗。

1.2 電網(wǎng)中磁場(chǎng)的影響

像變壓器和電動(dòng)機(jī)這樣能夠依靠電能持續(xù)產(chǎn)生磁場(chǎng)的電力設(shè)備又是屬于另外一種類(lèi)型，特別是變壓器這種能夠利用磁場(chǎng)進(jìn)行能量交換的變電器。變壓器的主要原理就是利用變化的磁場(chǎng)，將變壓器兩側(cè)的電能進(jìn)行交換和傳輸，實(shí)現(xiàn)變壓的效果，既可以升壓也可以降壓。電力元件的一些特性使得交流電在經(jīng)過(guò)他們時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)功電流。這些無(wú)功電流在電網(wǎng)中傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)由于無(wú)功電流的存在而一直存在[3]。這些磁場(chǎng)的存在導(dǎo)致電氣設(shè)備的鐵芯中會(huì)產(chǎn)生磁滯和渦流。而磁滯和渦流通常的結(jié)果就是發(fā)熱量加大，阻礙電磁能量之間的轉(zhuǎn)化。因此一般的電力元件都會(huì)因此磁滯和渦流的原因，使得部分電能轉(zhuǎn)化為熱能而造成一定的損失。這種存在于鐵芯中由于電磁特性導(dǎo)致的損耗就叫勵(lì)磁損耗。一般勵(lì)磁損耗的大小與電壓大小有相關(guān)性，但通常電網(wǎng)中的電壓是恒定的，所以勵(lì)磁損耗一般來(lái)說(shuō)也是固定的。正因?yàn)檫@樣，勵(lì)磁損耗屬于固定能耗的一種。

1.3 電網(wǎng)管理層面的影響

由于人為因素和經(jīng)濟(jì)條件的不同，一些地區(qū)供電公司的管理也會(huì)有所不同。此外，能源消費(fèi)的規(guī)章制度不完善，會(huì)導(dǎo)致一定數(shù)量的不明電能損失，如用戶(hù)不遵守規(guī)定、違規(guī)用電、竊電、漏電等現(xiàn)象；由于使用時(shí)間長(zhǎng)，電氣元件的絕緣程度減少，可能產(chǎn)生漏電，存在一定的安全隱患；電能計(jì)量設(shè)備，特別是機(jī)械式計(jì)量設(shè)備，服役時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以后會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。還有用電管理部門(mén)員工在工作中存在一定的疏漏，導(dǎo)致的損失；因停電導(dǎo)致電網(wǎng)不能穩(wěn)定運(yùn)行或因損耗導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題等。因管理水平不高造成的損耗，因該損耗發(fā)生的可能性沒(méi)有很好的計(jì)算方法，應(yīng)按管理?yè)p耗處理[4]，只能根據(jù)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的供電和銷(xiāo)售的總數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其計(jì)算公式為：管理線(xiàn)損＝營(yíng)業(yè)線(xiàn)損=未知線(xiàn)損=電網(wǎng)供電量-售電量-理論線(xiàn)損供電量。

2 線(xiàn)損的理論計(jì)算方法介紹

6～10kV 輸電線(xiàn)路損耗及變壓器損耗、380/220V 低壓輸電線(xiàn)路、低壓電網(wǎng)、電能表及其他電力元件產(chǎn)生的損耗等構(gòu)成了配電網(wǎng)線(xiàn)損的主要組成部分。理論線(xiàn)損的計(jì)算主要就是考慮這幾個(gè)影響線(xiàn)損的主要部分，因此對(duì)這幾個(gè)主要部分的研究對(duì)于研究線(xiàn)損有重要意義：根據(jù)理論網(wǎng)損計(jì)算結(jié)果，可以了解配電網(wǎng)在一定時(shí)期內(nèi)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)狀況；將配電網(wǎng)的實(shí)際線(xiàn)損與理論線(xiàn)損進(jìn)行比較，可以盡早確定配網(wǎng)中的主要能耗損失原因和電氣設(shè)備；在一段時(shí)間內(nèi)完成某一區(qū)域理論與實(shí)際的對(duì)比處理，可以為電力管理提供有力的指導(dǎo)信息；建立全國(guó)區(qū)域節(jié)能減排評(píng)估的理論和實(shí)踐評(píng)估基礎(chǔ)。

線(xiàn)損的理論計(jì)算應(yīng)采用一種簡(jiǎn)單易行的算法，計(jì)算過(guò)程應(yīng)清晰有序。如果理論線(xiàn)損值與實(shí)際線(xiàn)損值之間存在較大差距，最好注意計(jì)算過(guò)程的注解，以便進(jìn)行步驟審查。計(jì)算線(xiàn)路損耗所需的操作數(shù)據(jù)和原始信息的相對(duì)可靠的來(lái)源主要有：由測(cè)量設(shè)備或相關(guān)數(shù)據(jù)確定。線(xiàn)損值應(yīng)與計(jì)算結(jié)果的精度要求相對(duì)應(yīng)，如果計(jì)算結(jié)果顯示有重大誤差，必須逐級(jí)檢查計(jì)算結(jié)果，看是否有計(jì)算誤差。如果計(jì)算過(guò)程被證實(shí)是正確的，則使用其他精度更高的算法來(lái)把最終計(jì)算誤差調(diào)整到允許范圍內(nèi)[5]。

在計(jì)算配電網(wǎng)的理論線(xiàn)損時(shí)，可使用以下方法確定所需數(shù)據(jù)：區(qū)域配電網(wǎng)的整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電力元件的初始參數(shù)。配電網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D由以下部分組成：電廠、變電站和電網(wǎng)主接線(xiàn)圖。根據(jù)輸電線(xiàn)路的類(lèi)型，線(xiàn)路的橫截面、供電長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)度的電阻值和電抗值等線(xiàn)路自身特性參數(shù)都是通過(guò)查看表格來(lái)確定的，確定這些信息后，可以繪制相應(yīng)的傳輸線(xiàn)等值阻抗圖，提高理論線(xiàn)損計(jì)算的便捷度；配電網(wǎng)電力元件主要包括由以下部分：變壓器、故障監(jiān)測(cè)儀、調(diào)壓器、電容器、調(diào)相機(jī)和智能開(kāi)關(guān)、跌落式熔斷器等。設(shè)備在初始安裝完成后，應(yīng)記錄這些元件銘牌上的原始參數(shù)和數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)量和安裝點(diǎn)，這些信息最終都會(huì)在配電網(wǎng)計(jì)算中作為計(jì)算理論線(xiàn)損的重要依據(jù)。

3 線(xiàn)損理論計(jì)算的難點(diǎn)

在計(jì)算線(xiàn)損時(shí)，電氣設(shè)備銘牌原始參數(shù)的是否準(zhǔn)確會(huì)直接影響線(xiàn)損理論計(jì)算最終結(jié)果，但在這些參數(shù)的應(yīng)用和采集過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。

例如，如果用技術(shù)人員粗略計(jì)算的配電網(wǎng)的線(xiàn)損，由于數(shù)據(jù)量大，必然會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確或數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤；同時(shí)，由于電網(wǎng)中存在一些損耗較大的電力設(shè)備，其工作時(shí)間不同也會(huì)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行數(shù)據(jù)不一致，這就增加了從這些設(shè)備中收集數(shù)據(jù)的難度，也不可能根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)分析整個(gè)電網(wǎng)的綜合線(xiàn)損。由于要計(jì)算整個(gè)電網(wǎng)的線(xiàn)損，而整個(gè)電網(wǎng)中各種不同獨(dú)立控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)將很難協(xié)調(diào)這些系統(tǒng)在相同條件下的運(yùn)行，所以收集的所有數(shù)據(jù)就存在相對(duì)較大的不一致性；由于配電網(wǎng)的供電線(xiàn)路是按居民區(qū)或負(fù)荷點(diǎn)分布的，線(xiàn)路復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)路分布也不盡相同，多條配電線(xiàn)路使用的電氣設(shè)備較多，各式各樣，加上導(dǎo)線(xiàn)的型號(hào)也有不同，這一些列的差異導(dǎo)致容量、負(fù)荷率、油壓要求、功率因數(shù)、額定功率和繞組也都各不相同；不同地區(qū)的供電公司不了解實(shí)際情況，導(dǎo)致管理部門(mén)采用的線(xiàn)損評(píng)估指標(biāo)不合適，這些都阻礙了配電網(wǎng)的精確計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

詳細(xì)分析了實(shí)際配電網(wǎng)線(xiàn)損的來(lái)源，同時(shí)給出了理論線(xiàn)損的計(jì)算方法，就實(shí)際電網(wǎng)中計(jì)算理論線(xiàn)損的問(wèn)題進(jìn)行了剖析。