輸配電及用電工程中線損管理的要點(diǎn)分析

上海市崇明供電公司 張松泉

1 線損相關(guān)介紹

線損是指電力網(wǎng)絡(luò)在傳輸過(guò)程中由于各種原因造成的能量損失。在實(shí)際運(yùn)行中，電網(wǎng)公司往往將供電和售電的差額計(jì)入線損范圍，本文所討論的線損是指電網(wǎng)公司供電和售電的差額，是一種評(píng)價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行性能的重要指標(biāo)。根據(jù)線損產(chǎn)生的原因和性質(zhì)的不同，線損可分為技術(shù)線損和管理線損。

第一類(lèi)損耗是技術(shù)線損，也稱(chēng)為理論線損，對(duì)應(yīng)于電力系統(tǒng)各個(gè)部件上產(chǎn)生的損耗，主要由電能傳輸中各元件的電阻和磁場(chǎng)引起。銅或鋁通常用作變壓器的電線和繞組的導(dǎo)體。由于導(dǎo)體的物理特性，電流的流動(dòng)受到阻礙。為克服這個(gè)阻力，在電力傳輸過(guò)程中會(huì)有一些損耗。導(dǎo)體電阻與導(dǎo)電材料的特性密切相關(guān)，如導(dǎo)線材料成分、導(dǎo)線截面積、環(huán)境溫度、載流能力、負(fù)載水平等，使得與電流相關(guān)的損耗是一個(gè)變量，因而變成可變損失[1]。無(wú)論是變壓器還是電動(dòng)機(jī)都占負(fù)載的很大比例，需穩(wěn)定的交變磁場(chǎng)才能正常運(yùn)行。在電流和磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，鐵芯會(huì)產(chǎn)生磁滯和渦流效應(yīng)和熱量。根據(jù)能量守恒定律，此時(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為電能，這部分電能形成電能損耗通常稱(chēng)為鐵損。鐵損與電壓密切相關(guān)，由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電壓?jiǎn)挝恢当３衷?.0附近，故又稱(chēng)定損。

第二類(lèi)損失為管理?yè)p失，對(duì)應(yīng)電網(wǎng)公司自身管理能力有待提高、計(jì)量裝置固有誤差及人為因素造成的損失。由于電力監(jiān)管的缺失和目前的計(jì)量裝置設(shè)計(jì)漏洞，一些用戶非法用電甚至偷電。電能計(jì)量裝置本身不夠準(zhǔn)確、年久失修造成的元器件泄漏，以及人工抄表人員在抄表、抄錯(cuò)等過(guò)程中都會(huì)造成電能的損失。與技術(shù)損失相比，這種損失沒(méi)有固定的規(guī)律可循，難以通過(guò)預(yù)算和計(jì)量來(lái)控制，因此也稱(chēng)為未知損失，其是由于管理水平導(dǎo)致的電力系統(tǒng)運(yùn)行缺乏，因此也稱(chēng)為經(jīng)營(yíng)損失。

線損控制是對(duì)上述各種損失進(jìn)行處理，以達(dá)到降低電網(wǎng)損耗、節(jié)約能源的目的而進(jìn)行的活動(dòng)總稱(chēng)。線損管理應(yīng)以技術(shù)線損手段達(dá)到最優(yōu)，管理線損措施以最小化線損為標(biāo)準(zhǔn)，總體上，線損控制分為技術(shù)措施控制和管理措施控制，兩者配合相得益彰。技術(shù)措施結(jié)合配電網(wǎng)整體規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、設(shè)備升級(jí)、線路改造等從設(shè)備角度降低線損率；管理重心從只關(guān)注處理效果轉(zhuǎn)向關(guān)注處理過(guò)程，深入細(xì)化線損管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。管理要從現(xiàn)有的站區(qū)管理細(xì)化到電網(wǎng)元件和電壓等級(jí)管理，提高整個(gè)管理過(guò)程的執(zhí)行度，提高線損管理水平。在工程中，為減少線損而采取的措施通常稱(chēng)為減損措施。

配電網(wǎng)旨在將電能從高壓輸電網(wǎng)絡(luò)分配給用戶，包括配電線路、變壓器等部件。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國(guó)配電網(wǎng)所包含的電壓等級(jí)范圍逐漸擴(kuò)大。根據(jù)電壓等級(jí)，配電網(wǎng)對(duì)應(yīng)110kV 及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)；其中110kV 線稱(chēng)為高壓配電網(wǎng)，10kV 線和35kV 線稱(chēng)為中壓配電網(wǎng)，380V 線稱(chēng)為低壓配電網(wǎng)。

竊電是造成管理線損的重要原因。實(shí)際用電量高于合法購(gòu)電的行為是偷電行為?！吨袊?guó)供用電業(yè)務(wù)規(guī)則》概括了竊電的主要方式，常見(jiàn)的盜竊手法包括私自布線、損壞專(zhuān)業(yè)計(jì)量設(shè)備、使用非法手段充值、刷卡買(mǎi)電等。

2 輸配電及用電工程中線損管理存在的問(wèn)題

發(fā)展仍然滯后、發(fā)展不平衡問(wèn)題顯著。近年來(lái)我國(guó)在配電網(wǎng)領(lǐng)域的投資不斷增加，配電網(wǎng)改造步伐明顯加快。但“重發(fā)輕供”造成的歷史欠賬較多，與人們對(duì)供電可靠性的預(yù)期和供電企業(yè)對(duì)一流配電網(wǎng)的要求仍有很大差距。另一方面，由于我國(guó)東部和中部地區(qū)、城鄉(xiāng)之間經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距明顯，東部省份分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)與中西部省份分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不平衡，農(nóng)村配電網(wǎng)、特大城市核心區(qū)配電網(wǎng)和一般城市配電網(wǎng)發(fā)展不平衡依然突出，這體現(xiàn)在不同城市間以及城鄉(xiāng)用戶之間的顯著差異。

配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然薄弱，配電自動(dòng)化水平低。我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城鄉(xiāng)建設(shè)和改造日新月異，全社會(huì)用電量始終保持一定的增長(zhǎng)，但由于前期配電網(wǎng)規(guī)劃對(duì)未來(lái)用電量預(yù)測(cè)不合理，城鄉(xiāng)地理信息預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)不精細(xì)，使得新改型分布的網(wǎng)絡(luò)框架落后、不夠堅(jiān)固，空間桁架結(jié)構(gòu)不夠合理，難以實(shí)現(xiàn)靈活性和可靠性配電網(wǎng)供電。另一方面我國(guó)配電自動(dòng)化由于投資巨大，但對(duì)配電自動(dòng)化管理忽視，配電自動(dòng)化水平與發(fā)達(dá)國(guó)家配電網(wǎng)相比有較大差距。在許多已實(shí)施配電自動(dòng)化改造的地區(qū)，由于只注重設(shè)備的升級(jí)而忽視了相應(yīng)的控制系統(tǒng)和通信改造及人員的管理，配電自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)無(wú)法得到充分發(fā)揮。

配電網(wǎng)信息化程度落后，數(shù)據(jù)壁壘嚴(yán)重。目前電網(wǎng)公司的部門(mén)劃分為多種類(lèi)型，配電網(wǎng)的管理涉及規(guī)劃、運(yùn)行、維護(hù)、配電、營(yíng)銷(xiāo)、調(diào)度等部門(mén)，使得與配電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)分散在不同的部門(mén)和系統(tǒng)中。因?yàn)橥粋€(gè)初級(jí)設(shè)備在不同部門(mén)有不同的名稱(chēng)，而不同部門(mén)關(guān)注同一問(wèn)題的不同方面，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法共享，或在集成過(guò)程中因標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，建模方法由不同的共享障礙引起[2]。由于配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)眾多、直接接入客戶，配網(wǎng)數(shù)據(jù)量非常大，數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)維管理也比較困難。

管理體制與管理機(jī)制存在弊端。配電自動(dòng)化涉及供電企業(yè)多個(gè)部門(mén)和系統(tǒng)，因此高效的管理模式和完善的管理體系非常重要。目前由于多次配電自動(dòng)化效果不顯著，配電自動(dòng)化系統(tǒng)往往看好設(shè)備升級(jí)、忽視管理水平的提升，過(guò)分強(qiáng)調(diào)縱向職能下的專(zhuān)業(yè)化管理、忽視橫向部門(mén)間協(xié)調(diào)，缺乏縱橫結(jié)合，無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)高效管理。另一方面，由于安全一直是電力行業(yè)的重中之重，管理改革往往非常謹(jǐn)慎。

三相不平衡問(wèn)題顯著。三相四線制在我國(guó)低壓配電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。低壓配電網(wǎng)單相負(fù)荷比例非常高，居民負(fù)荷多為單相負(fù)荷。供電企業(yè)雖盡力合理分配三相負(fù)荷，但無(wú)法從根本上解決三相負(fù)荷不平衡的問(wèn)題。在三相不平衡的情況下，電流不僅在相線上流動(dòng)且在中性線上流動(dòng)，導(dǎo)致相線和中性線上都有能量損失，從而增加了線損。另一方面，由于我國(guó)中壓配電網(wǎng)是三相三線制，低壓配電網(wǎng)的三相不平衡體現(xiàn)在配電變壓器不同相的等效損耗不一樣，長(zhǎng)期一相不平衡運(yùn)行使配電變壓器繞組和變壓器油過(guò)熱運(yùn)行，增加配電損耗。同時(shí)配電變壓器零序電流過(guò)大造成三相不平衡，三相三柱變壓器零序電流通路只能通過(guò)油箱殼，導(dǎo)致變壓器油溫升高、增加損耗；零序磁通增加鐵芯等材料的磁滯損耗和渦流損耗，使鐵磁元件發(fā)熱，變壓器損耗增加。

缺乏有效的就地補(bǔ)償。負(fù)載需從電網(wǎng)吸收有功和無(wú)功功率才能正常運(yùn)行。無(wú)功功率雖不會(huì)被消耗掉，但需在發(fā)電機(jī)、線路、變壓器和負(fù)載間不斷交換。有功功率的正常傳輸取決于無(wú)功功率的交換。另一方面無(wú)功功率與節(jié)點(diǎn)電壓密切相關(guān)，電網(wǎng)中無(wú)功功率不足會(huì)導(dǎo)致線路電壓明顯下降，負(fù)荷側(cè)電壓偏低，增加輸電損耗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量下降，甚至電網(wǎng)崩潰。遠(yuǎn)距離輸送無(wú)功功率不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)盡可能就地進(jìn)行補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償可節(jié)省傳輸容量，減少傳輸損耗。目前我國(guó)配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償明顯不足，線路和變壓器的有功損耗因無(wú)功不足而增加。無(wú)功補(bǔ)償要根據(jù)實(shí)際配網(wǎng)線路類(lèi)型、負(fù)荷類(lèi)型來(lái)選擇最合理的解決方案，在“分類(lèi)”中補(bǔ)償、就地平衡”在集中補(bǔ)償、就地色散補(bǔ)償或兩者兼而有之的原則下實(shí)施[3]。

計(jì)量裝置老化、接線錯(cuò)誤。目前我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展不平衡，農(nóng)村仍有較大比例的機(jī)械電表和人工抄表、計(jì)數(shù)。由于金屬的特性，這些電表經(jīng)十多年的氧化、風(fēng)化，機(jī)械表越來(lái)越不動(dòng)，計(jì)數(shù)精度已喪失。同時(shí)機(jī)械電表在人工抄表過(guò)程中難以避免出錯(cuò)，也容易出現(xiàn)腐敗等問(wèn)題。電力大數(shù)據(jù)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要電力運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，而電能的準(zhǔn)確計(jì)量依賴(lài)于電能計(jì)量裝置的正確運(yùn)行。計(jì)量裝置電路接線錯(cuò)誤往往會(huì)導(dǎo)致漏電，還會(huì)導(dǎo)致線路背壓、中斷等問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)工作中接線錯(cuò)誤很常見(jiàn)：電極接反、接錯(cuò)、電氣接反。測(cè)電路接線是最基本的電氣知識(shí)之一、難度很低，一方面由于機(jī)組人員在實(shí)際工作中往往沒(méi)有足夠重視其基層或基層人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，導(dǎo)致接線錯(cuò)誤問(wèn)題比別人更容易出錯(cuò)、更難發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)則難找責(zé)任人；另一方面對(duì)電表、變壓器的定期檢查校準(zhǔn)意識(shí)薄弱，計(jì)量裝置誤操作引起的線損率增加不容忽視。

3 輸配電及用電工程中配電網(wǎng)線損控制有效措施

在供電企業(yè)管理工作中要重視輸配電和電力工程線損，加強(qiáng)線損管理，確保供電企業(yè)綜合效益。目前我國(guó)供電企業(yè)過(guò)于注重技術(shù)管理，不能保證線損管理的效果，不利于供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)線損管理可保證電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有利于電力資源的高效利用，避免線損造成的能源浪費(fèi)，降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[4]。此外線損管理可減少線路運(yùn)行過(guò)程中的安全隱患，維護(hù)電力運(yùn)行的穩(wěn)定性。

抓實(shí)規(guī)劃前期工作。要聚焦配網(wǎng)設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)，深入細(xì)化村鎮(zhèn)“一圖一表”滾動(dòng)修訂和城區(qū)“功能區(qū)、網(wǎng)格、單元”配網(wǎng)規(guī)劃，制定相應(yīng)的解決方案，提高規(guī)劃項(xiàng)目?jī)?chǔ)備的數(shù)量和質(zhì)量。建立項(xiàng)目?jī)?chǔ)備月度通報(bào)制度，爭(zhēng)取更多儲(chǔ)備資金，加快項(xiàng)目前期手續(xù)和民事協(xié)調(diào)。

加強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃。我國(guó)電力負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，負(fù)荷種類(lèi)越來(lái)越多，城鄉(xiāng)建設(shè)如火如荼導(dǎo)致配電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生變化，對(duì)配電網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃提出了很高的要求。配電網(wǎng)規(guī)劃要根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際情況和城市改造、新農(nóng)村建設(shè)等政府部門(mén)的規(guī)劃滾動(dòng)修訂編制。同時(shí)，要充分利用城市一流配電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)改造工程優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，縮短供電半徑、增加線路密度，以適宜變電站容量為原則，進(jìn)一步解決供電半徑不合理和迂回供電問(wèn)題。

提升配電網(wǎng)設(shè)備的健康水平。目前我國(guó)配電網(wǎng)整體故障率較高，供電可靠性與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較低。應(yīng)通過(guò)變電站智能化改造、供電廊道治理、提高架空線絕緣水平、電纜進(jìn)線溝等措施降低配電網(wǎng)整體故障率。加快更換舊變壓器、新型節(jié)能變壓器的步伐，實(shí)現(xiàn)設(shè)備損耗的降低。優(yōu)化資金投入，重點(diǎn)解決變電站綜合自動(dòng)化裝置逾期服務(wù)、報(bào)廢問(wèn)題。采取防止變電站誤操作和閉鎖的專(zhuān)項(xiàng)措施，提高變電站設(shè)備運(yùn)行的可靠性。推廣小電流接地故障選線裝置，實(shí)現(xiàn)變電站接地選線功能全覆蓋，提高小電流接地故障檢測(cè)水平；完成配電線路自動(dòng)化配置，實(shí)現(xiàn)大T 接支線分界線全覆蓋。同時(shí)重點(diǎn)解決高阻故障下的選線問(wèn)題，縮短小電流接地故障的發(fā)現(xiàn)時(shí)間，盡快發(fā)現(xiàn)并排除故障。

解決好農(nóng)村地區(qū)低電壓?jiǎn)栴}。農(nóng)村經(jīng)常有輻射線，供電線路長(zhǎng)、高耗能變壓器數(shù)量，低電壓的問(wèn)題更顯著。為提高農(nóng)村電網(wǎng)電壓水平，應(yīng)采取調(diào)整變壓器分接頭提高電壓、增加配變密度降低供電半徑提高電壓、改造400V 線路降低低壓線損等措施。

更換大截面積導(dǎo)線。根據(jù)歐姆定律，導(dǎo)線的截面積越小線路的電阻值越大。多條較早投入使用的線路在建成時(shí)可滿足供電需求。隨著負(fù)荷的不斷增加，線路在晚高峰時(shí)段超載、早高峰時(shí)段甚至接近滿載。線路截面小導(dǎo)致線路電阻大，線路發(fā)熱嚴(yán)重，尤其是早晚用電高峰期加劇了電能損耗。由于我國(guó)負(fù)荷增長(zhǎng)較快，需用大截面積的導(dǎo)線代替小截面積的導(dǎo)線，以降低線路電阻、降低線損，同時(shí)還要預(yù)留一定的負(fù)荷成長(zhǎng)空間[5]。

重視無(wú)功補(bǔ)償。線損和變壓器銅損與電流的平方成正比。無(wú)功電流越大線電流的絕對(duì)值越大，導(dǎo)致線損和變壓器銅損越高。在節(jié)點(diǎn)多、線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)中應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償。在“分級(jí)補(bǔ)償、局部平衡”的原則下，應(yīng)實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償或分散補(bǔ)償或兩者兼而有之。

加強(qiáng)各部門(mén)之間的協(xié)調(diào)。線損管理涉及多個(gè)部門(mén)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)所有部門(mén)的線損管理：一是加強(qiáng)電網(wǎng)公司線損管理頂層設(shè)計(jì)，深化線損管理體制改革；二是強(qiáng)化部門(mén)間協(xié)調(diào)機(jī)制，確保各部門(mén)各司其職、權(quán)責(zé)明確，向上級(jí)專(zhuān)業(yè)部門(mén)報(bào)告、與其他部門(mén)溝通不存在障礙。打破線損管理系統(tǒng)各部門(mén)各司其職，信息孤島問(wèn)題，系統(tǒng)下聯(lián)動(dòng)維護(hù)更新、信息共享，提高線損管理運(yùn)行效率。

細(xì)化線損治理效果的目標(biāo)。線損涉及供電企業(yè)的多個(gè)部門(mén)。目前我國(guó)許多縣級(jí)供電企業(yè)都成立了專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)線損的領(lǐng)導(dǎo)小組，主要由營(yíng)銷(xiāo)、運(yùn)維、維保、配電等部門(mén)組成。線損控制目標(biāo)應(yīng)根據(jù)不同電壓等級(jí)、供電區(qū)域和線型細(xì)化各線路和站區(qū)的限速目標(biāo)，并按季節(jié)、月份及時(shí)反饋和評(píng)價(jià)控制效果。各線損管理部門(mén)要充分認(rèn)識(shí)到配電網(wǎng)線損管理不能粗放式管理，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇最合適的管理方案[6]。同時(shí)還需認(rèn)識(shí)到線損管理的復(fù)雜性，要取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的成功，細(xì)化每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)，按照既定的計(jì)劃分步實(shí)施。

供電企業(yè)要嚴(yán)格規(guī)范合同管理，嚴(yán)格控制合同回簽，同時(shí)挖掘合同價(jià)值，擴(kuò)大合同管理深度，為管理提供決策參考。開(kāi)展資金安全檢查“回頭看”，強(qiáng)化企業(yè)資金安全防線。完善紀(jì)委、審計(jì)、金融、法律等協(xié)同監(jiān)督機(jī)制，加強(qiáng)線損管理領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)防控，對(duì)線損業(yè)務(wù)管理中的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定期排查和及時(shí)預(yù)警，確保早發(fā)現(xiàn)和問(wèn)題的處理。將線損管理考核結(jié)果作為部門(mén)負(fù)責(zé)人績(jī)效考核的重要依據(jù)，強(qiáng)化壓實(shí)線損指標(biāo)責(zé)任。加強(qiáng)線損管理考核指標(biāo)體系研究分析，準(zhǔn)確把握指標(biāo)控制要素和業(yè)務(wù)改進(jìn)點(diǎn)。定期開(kāi)展指標(biāo)“講堂”，突出職能部門(mén)的引領(lǐng)作用，加強(qiáng)對(duì)基層單位指標(biāo)的培訓(xùn)、督促和落實(shí)。與省、市公司對(duì)口部門(mén)建立長(zhǎng)效溝通機(jī)制，及時(shí)掌握上級(jí)管理動(dòng)態(tài)，調(diào)整工作重點(diǎn)，做好推進(jìn)工作。加強(qiáng)線損項(xiàng)目管理指標(biāo)精細(xì)化管理，抓好預(yù)警和閉環(huán)控制指標(biāo)，確保主導(dǎo)指標(biāo)完成，高質(zhì)量完成線損控制目標(biāo)。

綜上，輸配電和電力工程中的線損將影響電力工程的可持續(xù)發(fā)展，威脅用電安全。電力企業(yè)需要改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)和電力設(shè)施的管理，加強(qiáng)輸配電和電力工程線損問(wèn)題的管理，確保電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。