輸配電及用電工程中線損管理的要點分析

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)在傳輸過程中由于各種原因造成的能量損失。在實際運行中，電網(wǎng)公司往往將供電和售電的差額計入線損范圍，本文所討論的線損是指電網(wǎng)公司供電和售電的差額，是一種評價電網(wǎng)運行性能的重要指標。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。

第一類損耗是技術(shù)線損，也稱為理論線損，對應(yīng)于電力系統(tǒng)各個部件上產(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，電流的流動受到阻礙。為克服這個阻力，在電力傳輸過程中會有一些損耗。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、負載水平等，使得與電流相關(guān)的損耗是一個變量，因而變成可變損失[1]。無論是變壓器還是電動機都占負載的很大比例，需穩(wěn)定的交變磁場才能正常運行。在電流和磁場的轉(zhuǎn)換過程中，鐵芯會產(chǎn)生磁滯和渦流效應(yīng)和熱量。根據(jù)能量守恒定律，此時的熱能轉(zhuǎn)化為電能，這部分電能形成電能損耗通常稱為鐵損。鐵損與電壓密切相關(guān)，由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行時電壓單位值保持在1.0附近，故又稱定損。

第二類損失為管理損失，對應(yīng)電網(wǎng)公司自身管理能力有待提高、計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量裝置設(shè)計漏洞，一些用戶非法用電甚至偷電。電能計量裝置本身不夠準確、年久失修造成的元器件泄漏，以及人工抄表人員在抄表、抄錯等過程中都會造成電能的損失。與技術(shù)損失相比，這種損失沒有固定的規(guī)律可循，難以通過預(yù)算和計量來控制，因此也稱為未知損失，其是由于管理水平導(dǎo)致的電力系統(tǒng)運行缺乏，因此也稱為經(jīng)營損失。

線損控制是對上述各種損失進行處理，以達到降低電網(wǎng)損耗、節(jié)約能源的目的而進行的活動總稱。線損管理應(yīng)以技術(shù)線損手段達到最優(yōu)，管理線損措施以最小化線損為標準，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、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)注處理過程，深入細化線損管理的各個環(huán)節(jié)。管理要從現(xiàn)有的站區(qū)管理細化到電網(wǎng)元件和電壓等級管理，提高整個管理過程的執(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)模的不斷擴大，我國配電網(wǎng)所包含的電壓等級范圍逐漸擴大。根據(jù)電壓等級，配電網(wǎng)對應(yīng)110kV 及以下電壓等級的電網(wǎng)；其中110kV 線稱為高壓配電網(wǎng)，10kV 線和35kV 線稱為中壓配電網(wǎng)，380V 線稱為低壓配電網(wǎng)。

竊電是造成管理線損的重要原因。實際用電量高于合法購電的行為是偷電行為?！吨袊┯秒姌I(yè)務(wù)規(guī)則》概括了竊電的主要方式，常見的盜竊手法包括私自布線、損壞專業(yè)計量設(shè)備、使用非法手段充值、刷卡買電等。

2 輸配電及用電工程中線損管理存在的問題

發(fā)展仍然滯后、發(fā)展不平衡問題顯著。近年來我國在配電網(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，與人們對供電可靠性的預(yù)期和供電企業(yè)對一流配電網(wǎng)的要求仍有很大差距。另一方面，由于我國東部和中部地區(qū)、城鄉(xiāng)之間經(jīng)濟發(fā)展差距明顯，東部省份分銷網(wǎng)絡(luò)與中西部省份分銷網(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，配電自動化水平低。我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，城鄉(xiāng)建設(shè)和改造日新月異，全社會用電量始終保持一定的增長，但由于前期配電網(wǎng)規(guī)劃對未來用電量預(yù)測不合理，城鄉(xiāng)地理信息預(yù)測結(jié)構(gòu)不精細，使得新改型分布的網(wǎng)絡(luò)框架落后、不夠堅固，空間桁架結(jié)構(gòu)不夠合理，難以實現(xiàn)靈活性和可靠性配電網(wǎng)供電。另一方面我國配電自動化由于投資巨大，但對配電自動化管理忽視，配電自動化水平與發(fā)達國家配電網(wǎng)相比有較大差距。在許多已實施配電自動化改造的地區(qū)，由于只注重設(shè)備的升級而忽視了相應(yīng)的控制系統(tǒng)和通信改造及人員的管理，配電自動化的優(yōu)勢無法得到充分發(fā)揮。

配電網(wǎng)信息化程度落后，數(shù)據(jù)壁壘嚴重。目前電網(wǎng)公司的部門劃分為多種類型，配電網(wǎng)的管理涉及規(guī)劃、運行、維護、配電、營銷、調(diào)度等部門，使得與配電網(wǎng)運行相關(guān)的基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)分散在不同的部門和系統(tǒng)中。因為同一個初級設(shè)備在不同部門有不同的名稱，而不同部門關(guān)注同一問題的不同方面，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫無法共享，或在集成過程中因標準不統(tǒng)一，建模方法由不同的共享障礙引起[2]。由于配網(wǎng)節(jié)點眾多、直接接入客戶，配網(wǎng)數(shù)據(jù)量非常大，數(shù)據(jù)庫的運維管理也比較困難。

管理體制與管理機制存在弊端。配電自動化涉及供電企業(yè)多個部門和系統(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化效果不顯著，配電自動化系統(tǒng)往往看好設(shè)備升級、忽視管理水平的提升，過分強調(diào)縱向職能下的專業(yè)化管理、忽視橫向部門間協(xié)調(diào)，缺乏縱橫結(jié)合，無法充分實現(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慎。

三相不平衡問題顯著。三相四線制在我國低壓配電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。低壓配電網(wǎng)單相負荷比例非常高，居民負荷多為單相負荷。供電企業(yè)雖盡力合理分配三相負荷，但無法從根本上解決三相負荷不平衡的問題。在三相不平衡的情況下，電流不僅在相線上流動且在中性線上流動，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，長期一相不平衡運行使配電變壓器繞組和變壓器油過熱運行，增加配電損耗。同時配電變壓器零序電流過大造成三相不平衡，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。

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

計量裝置老化、接線錯誤。目前我國電網(wǎng)發(fā)展不平衡，農(nóng)村仍有較大比例的機械電表和人工抄表、計數(shù)。由于金屬的特性，這些電表經(jīng)十多年的氧化、風(fēng)化，機械表越來越不動，計數(shù)精度已喪失。同時機械電表在人工抄表過程中難以避免出錯，也容易出現(xiàn)腐敗等問題。電力大數(shù)據(jù)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要電力運行數(shù)據(jù)的準確采集，而電能的準確計量依賴于電能計量裝置的正確運行。計量裝置電路接線錯誤往往會導(dǎo)致漏電，還會導(dǎo)致線路背壓、中斷等問題。在現(xiàn)場工作中接線錯誤很常見：電極接反、接錯、電氣接反。測電路接線是最基本的電氣知識之一、難度很低，一方面由于機組人員在實際工作中往往沒有足夠重視其基層或基層人員的專業(yè)知識，導(dǎo)致接線錯誤問題比別人更容易出錯、更難發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)則難找責(zé)任人；另一方面對電表、變壓器的定期檢查校準意識薄弱，計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，加強線損管理，確保供電企業(yè)綜合效益。目前我國供電企業(yè)過于注重技術(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，降低企業(yè)的運營成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟效益[4]。此外線損管理可減少線路運行過程中的安全隱患，維護電力運行的穩(wěn)定性。

抓實規(guī)劃前期工作。要聚焦配網(wǎng)設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)，深入細化村鎮(zhèn)“一圖一表”滾動修訂和城區(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)劃項目儲備的數(shù)量和質(zhì)量。建立項目儲備月度通報制度，爭取更多儲備資金，加快項目前期手續(xù)和民事協(xié)調(diào)。

加強配電網(wǎng)規(guī)劃。我國電力負荷持續(xù)增長，負荷種類越來越多，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)的實際情況和城市改造、新農(nóng)村建設(shè)等政府部門的規(guī)劃滾動修訂編制。同時，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，進一步解決供電半徑不合理和迂回供電問題。

提升配電網(wǎng)設(shè)備的健康水平。目前我國配電網(wǎng)整體故障率較高，供電可靠性與發(fā)達國家相比較低。應(yīng)通過變電站智能化改造、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，實現(xiàn)設(shè)備損耗的降低。優(yōu)化資金投入，重點解決變電站綜合自動化裝置逾期服務(wù)、報廢問題。采取防止變電站誤操作和閉鎖的專項措施，提高變電站設(shè)備運行的可靠性。推廣小電流接地故障選線裝置，實現(xiàn)變電站接地選線功能全覆蓋，提高小電流接地故障檢測水平；完成配電線路自動化配置，實現(xiàn)大T 接支線分界線全覆蓋。同時重點解決高阻故障下的選線問題，縮短小電流接地故障的發(fā)現(xiàn)時間，盡快發(fā)現(xiàn)并排除故障。

解決好農(nóng)村地區(qū)低電壓問題。農(nóng)村經(jīng)常有輻射線，供電線路長、高耗能變壓器數(shù)量，低電壓的問題更顯著。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可滿足供電需求。隨著負荷的不斷增加，線路在晚高峰時段超載、早高峰時段甚至接近滿載。線路截面小導(dǎo)致線路電阻大，線路發(fā)熱嚴重，尤其是早晚用電高峰期加劇了電能損耗。由于我國負荷增長較快，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，同時還要預(yù)留一定的負荷成長空間[5]。

重視無功補償。線損和變壓器銅損與電流的平方成正比。無功電流越大線電流的絕對值越大，導(dǎo)致線損和變壓器銅損越高。在節(jié)點多、線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)中應(yīng)進行現(xiàn)場無功補償。在“分級補償、局部平衡”的原則下，應(yīng)實現(xiàn)集中補償或分散補償或兩者兼而有之。

加強各部門之間的協(xié)調(diào)。線損管理涉及多個部門，要實現(xiàn)對所有部門的線損管理：一是加強電網(wǎng)公司線損管理頂層設(shè)計，深化線損管理體制改革；二是強化部門間協(xié)調(diào)機制，確保各部門各司其職、權(quán)責(zé)明確，向上級專業(yè)部門報告、與其他部門溝通不存在障礙。打破線損管理系統(tǒng)各部門各司其職，信息孤島問題，系統(tǒng)下聯(lián)動維護更新、信息共享，提高線損管理運行效率。

細化線損治理效果的目標。線損涉及供電企業(yè)的多個部門。目前我國許多縣級供電企業(yè)都成立了專門負責(zé)線損的領(lǐng)導(dǎo)小組，主要由營銷、運維、維保、配電等部門組成。線損控制目標應(yīng)根據(jù)不同電壓等級、供電區(qū)域和線型細化各線路和站區(qū)的限速目標，并按季節(jié)、月份及時反饋和評價控制效果。各線損管理部門要充分認識到配電網(wǎng)線損管理不能粗放式管理，應(yīng)根據(jù)當?shù)貙嶋H情況選擇最合適的管理方案[6]。同時還需認識到線損管理的復(fù)雜性，要取得長遠的成功，細化每個時間節(jié)點的目標，按照既定的計劃分步實施。

供電企業(yè)要嚴格規(guī)范合同管理，嚴格控制合同回簽，同時挖掘合同價值，擴大合同管理深度，為管理提供決策參考。開展資金安全檢查“回頭看”，強化企業(yè)資金安全防線。完善紀委、審計、金融、法律等協(xié)同監(jiān)督機制，加強線損管理領(lǐng)域風(fēng)險防控，對線損業(yè)務(wù)管理中的潛在風(fēng)險進行定期排查和及時預(yù)警，確保早發(fā)現(xiàn)和問題的處理。將線損管理考核結(jié)果作為部門負責(zé)人績效考核的重要依據(jù)，強化壓實線損指標責(zé)任。加強線損管理考核指標體系研究分析，準確把握指標控制要素和業(yè)務(wù)改進點。定期開展指標“講堂”，突出職能部門的引領(lǐng)作用，加強對基層單位指標的培訓(xùn)、督促和落實。與省、市公司對口部門建立長效溝通機制，及時掌握上級管理動態(tài)，調(diào)整工作重點，做好推進工作。加強線損項目管理指標精細化管理，抓好預(yù)警和閉環(huán)控制指標，確保主導(dǎo)指標完成，高質(zhì)量完成線損控制目標。

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)需要改進相關(guān)技術(shù)，加強電力系統(tǒng)和電力設(shè)施的管理，加強輸配電和電力工程線損問題的管理，確保電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。