配電線路節(jié)能降耗技術(shù)探究

朱金華

（山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，山東 濟(jì)南 250102）

電力作為保證社會(huì)良好發(fā)展及人們生活基礎(chǔ)保證的一類不可再生資源，隨著我國(guó)能源節(jié)能意識(shí)不斷強(qiáng)化，電力輸送過(guò)程中線路、元件等方面存在資源耗損，長(zhǎng)期以往無(wú)形中加大電氣企業(yè)生產(chǎn)成本，降低電力輸配實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)正處于轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時(shí)期，在節(jié)約型社會(huì)發(fā)展背景下，電力系統(tǒng)加大節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用，可提高電能資源利用率，還能減少電力企業(yè)生產(chǎn)成本支出，達(dá)成經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益雙重目標(biāo)。電力系統(tǒng)輸配電系統(tǒng)包含線路、電力元件，各元件各線路自身電阻數(shù)值不盡相同，實(shí)際傳輸電力過(guò)程中，電流通過(guò)元件和線路產(chǎn)生功率耗損，稱之為線損，增加了電力輸送成本支出。為從本質(zhì)層面提高電力輸送效率，需積極引入節(jié)能降耗技術(shù)，減少電力耗損，促進(jìn)電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 電力配線線路節(jié)能降耗重要價(jià)值

電力傳輸系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)均由兩大模塊構(gòu)成，即元器件和傳輸線路，其中各元器件、線路自身均存在電阻，所以電流流經(jīng)其本身會(huì)產(chǎn)生一定功率損耗。固定損耗和外加電壓、設(shè)備質(zhì)量等密切相關(guān)，可變損耗主要因線圈銅損等引起，以上耗損本質(zhì)決定電流系統(tǒng)自身作為一個(gè)消耗電能大戶。隨著人們用電需求持續(xù)性增長(zhǎng)，配電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)性擴(kuò)大，其線路布設(shè)數(shù)量增多，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能降耗重要價(jià)值體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）提高配電系統(tǒng)功率。配電線路作為電網(wǎng)核心構(gòu)成，其主要是由大量擁有感性和電理特征設(shè)備構(gòu)成，其中配電線路變壓器及用戶中電器均屬于感性符合，促使此類設(shè)備正式運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量無(wú)功滯后電流，家用電器數(shù)量增多與其電流升高成正相關(guān)。滯后電流隨配電系統(tǒng)流經(jīng)高低壓線路，最終流入用電設(shè)備末端，其難以進(jìn)行使用，且對(duì)設(shè)備造成損傷。為從本質(zhì)層面解決線路耗損，需積極選用節(jié)能降耗技術(shù)，減少滯后電流產(chǎn)生，達(dá)成無(wú)功電流的目標(biāo)，減少電能實(shí)際應(yīng)用中耗損，提高電力系統(tǒng)整體功率，符合人們用電需求［1］。

（2）減少線路中電能實(shí)際耗損。配電線路中積極應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)，核心目的在于減少線路中電能節(jié)能耗損，通過(guò)調(diào)整優(yōu)化電力配電線路實(shí)際運(yùn)行模式，規(guī)避電能運(yùn)輸中存在障礙物，最大限度選取直線輸送，縮短變電站與負(fù)荷中心距離。此外，針對(duì)高層建筑可能引發(fā)電力損耗問(wèn)題，需選擇在于電氣豎井接近區(qū)域內(nèi)，布設(shè)相應(yīng)的變電站或變配電室，縮短電力配電主干線實(shí)際長(zhǎng)度，達(dá)成控制線路電流目標(biāo)。

（3）抑制諧波危害。諧波電流作為配電線路最常見(jiàn)電流，其會(huì)增加電能耗損量，對(duì)配電系統(tǒng)中設(shè)備產(chǎn)生損傷，應(yīng)積極應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)，體現(xiàn)在增設(shè)有源或無(wú)源濾波器等設(shè)備，對(duì)配電線路各環(huán)節(jié)電流輸送進(jìn)行監(jiān)督。

2 配電線路耗損現(xiàn)狀及原因分析

2.1 配電線路耗損現(xiàn)狀分析

常規(guī)下線損實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)為12%，我國(guó)配電線路損耗遠(yuǎn)超過(guò)該水平，低壓電網(wǎng)線損率高達(dá)30%，即便近年來(lái)我國(guó)不斷優(yōu)化升級(jí)配電系統(tǒng)，但仍未從本質(zhì)改變我國(guó)線損現(xiàn)狀。線損主要是將電網(wǎng)中實(shí)際電能通過(guò)線路向用戶端輸送過(guò)程中，電網(wǎng)中電氣設(shè)備部件、線路產(chǎn)生的功率及電能損害，現(xiàn)下我國(guó)線損率遠(yuǎn)超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著用電量持續(xù)性增加，我國(guó)電網(wǎng)面積不斷擴(kuò)展，縱貫式低壓配電線路在電網(wǎng)中普遍使用，其線路較為復(fù)雜，電網(wǎng)改造難度較大，線損率持續(xù)性增大，促使電能浪費(fèi)較為嚴(yán)重。配線線路實(shí)際耗損主要為，電流歷經(jīng)三相供電線路，其處于電路導(dǎo)線電阻功率耗損為：

式（1）中P為線路電阻功率耗損，kW；I為線路實(shí)際相電流，A；R為線路每相導(dǎo)線實(shí)際電阻，Ω。

式（2）中W為全天線路實(shí)際耗損電量，kW·h。

2.2 配電線路中耗損原因分析

配電線路中耗損原因較多，需對(duì)其加以關(guān)注，為從本質(zhì)層面解決其實(shí)際耗損，選用針對(duì)性節(jié)能降耗技術(shù)，需積極明晰其線損形成原因，主要包含以下幾方面：

（1）變壓器和承載負(fù)荷缺乏匹配度。變壓器作為配電網(wǎng)中核心設(shè)備，輸配電變壓器應(yīng)合理化選擇，確保其承擔(dān)電網(wǎng)輸配電實(shí)際任務(wù)目標(biāo)?，F(xiàn)下部分配電網(wǎng)中變壓器自身容量選取缺乏合理性，其長(zhǎng)期處于空載、輕載等工作狀態(tài)，進(jìn)一步增加線路中電能耗損量。

（2）電網(wǎng)布設(shè)缺乏合理性，計(jì)量設(shè)備存在不足。電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，若對(duì)變壓器進(jìn)行合理化布設(shè)，亦或供電點(diǎn)和負(fù)荷中心存在較大偏差、導(dǎo)線截面過(guò)小或供電半徑較長(zhǎng)等瓶頸，均可能促使電能耗損大幅度增加。同時(shí)，若關(guān)口計(jì)量設(shè)備實(shí)際計(jì)量過(guò)程中存在準(zhǔn)確性差的問(wèn)題，易促使電能耗損，亦或電量計(jì)量方式不合理、計(jì)量回路配置科學(xué)性不足，會(huì)在一定程度增加電能實(shí)際損耗。

（3）因管理引發(fā)損耗。電網(wǎng)管理不善作為線路輸送耗損核心因素，如設(shè)備維護(hù)不善，存在漏電、放電等現(xiàn)象并未妥善處理；抄核收存在漏抄、少抄現(xiàn)象，促使整體售電量實(shí)際減少，電能耗損量持續(xù)性增加。

（4）電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡，功率因數(shù)較低。配電線路中存在三相負(fù)荷不均衡時(shí)有發(fā)生，若三相負(fù)荷不平衡多于30%，則會(huì)提高線路電流耗損。工礦企業(yè)多個(gè)用電設(shè)備屬于感性設(shè)備，其自身負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)內(nèi)有功功率予以吸收，同時(shí)需電力系統(tǒng)提供大量無(wú)功功率方可達(dá)成該目標(biāo)。系統(tǒng)中提供無(wú)功功率運(yùn)輸過(guò)程中，涉及相關(guān)輸送線路多，需歷經(jīng)變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)換和輸送，無(wú)功功率損耗增加，電網(wǎng)功率因數(shù)降低。

3 配電線路節(jié)能降耗技術(shù)措施

3.1 合理規(guī)劃電網(wǎng)

結(jié)合現(xiàn)下實(shí)際狀況對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理統(tǒng)籌規(guī)劃，可進(jìn)一步優(yōu)化協(xié)調(diào)電網(wǎng)內(nèi)部各流程間矛盾沖突，優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)，最大限度發(fā)揮電網(wǎng)自身優(yōu)勢(shì)，有助于促進(jìn)配電線路節(jié)能降耗技術(shù)有效應(yīng)用。電力企業(yè)實(shí)際營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，可充分引入先進(jìn)技術(shù)，如線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)電能資源，減少配電網(wǎng)中實(shí)際耗損，提高電力調(diào)度效率，積極做好受損線路管理維護(hù)工作。同時(shí)，信息時(shí)代背景下，應(yīng)積極引入各類先進(jìn)技術(shù)，積極優(yōu)化調(diào)整線路實(shí)際運(yùn)輸方向，減少其輸送環(huán)節(jié)電能耗損。（1）電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際狀況優(yōu)化調(diào)整配電電壓，電網(wǎng)高壓及低壓狀況下耗損電能不盡相同，電壓過(guò)低會(huì)影響用戶實(shí)際需求，電壓過(guò)高造成過(guò)多資源浪費(fèi)，所以需合理布設(shè)配電線路電壓，增強(qiáng)線路實(shí)際節(jié)能降耗成效。（2）輸配電線路實(shí)際耗損多為無(wú)功電流產(chǎn)生，需積極引入無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，選取合理的無(wú)功補(bǔ)償形式，完善其相關(guān)配置，保證電網(wǎng)中電網(wǎng)電壓自身穩(wěn)定性，以免因無(wú)功電流引發(fā)耗損。（3）利用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)優(yōu)化電網(wǎng)，特別針對(duì)長(zhǎng)距離輸送配電線路，可通過(guò)使用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)優(yōu)化電網(wǎng)配置，縮小其線路實(shí)際運(yùn)行范圍，降低電能耗損量［2］。

3.2 配電線路合理化選擇

配電線路選取合理性，直接決定最終配電成效，結(jié)合實(shí)際狀況對(duì)配電線路合理化選取：一方面，應(yīng)擴(kuò)大導(dǎo)線載流水平。導(dǎo)線載流水平與其實(shí)際運(yùn)行效率成正相關(guān)，與之匹配的線路耗損減小，為進(jìn)一步降低配電線路耗損目標(biāo)，可將導(dǎo)線載流水平為切入點(diǎn)。電路導(dǎo)線實(shí)際應(yīng)用具有一定年限，提高其載流實(shí)際狀況需考量各方面因素，方可發(fā)揮導(dǎo)向自身最大能效，產(chǎn)生積極的成效。同一個(gè)輸電系統(tǒng)中，從大量實(shí)踐證明獲取，型線導(dǎo)線與圓線導(dǎo)線相較其優(yōu)勢(shì)更突顯，相關(guān)性能間比較見(jiàn)表1。另一方面，選用架空絕緣導(dǎo)線。架空絕緣導(dǎo)線主要為電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，將線纜架設(shè)于高空部位，其主要選用絕緣材料制成，此種導(dǎo)線在實(shí)踐中優(yōu)勢(shì)較為凸顯，可大幅度提高線路運(yùn)輸可靠性及安全性，可減少客觀環(huán)境干擾。優(yōu)化電線桿和桿塔自身結(jié)構(gòu)，可促使線路敷設(shè)更具便捷性。

表1 型線導(dǎo)線與圓線導(dǎo)線性能對(duì)比

3.3 選用無(wú)磁化或低磁化金具

一方面，鐵磁材料磁滯渦流耗損。常規(guī)狀況下，導(dǎo)線感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流、材料自身磁導(dǎo)率分別成正相關(guān)、負(fù)相關(guān)。鐵磁材料金具中相對(duì)導(dǎo)磁率較高，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生渦流隨之增加。電力實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，金具電阻渦流產(chǎn)生發(fā)熱狀況，促使大量電能耗損，可選取銅合金、低磁鋼等材料制作線路，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。另一方面，低磁或切斷金具擴(kuò)大應(yīng)用。選用非磁性材料制造金具具有明顯節(jié)能降耗成效，但此類材料自身強(qiáng)度較低、經(jīng)濟(jì)性不佳，阻礙其良好發(fā)展。選用鐵磁材料金具，不僅可減少線夾燒灼安全事故，而且還能減少大量電能耗損。選用低磁材料或切斷金具磁路方式解決上述辦法不足，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良，回報(bào)周期短，具有節(jié)能和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益雙重作用［3］。

3.4 電力變壓器節(jié)能

科學(xué)、合理應(yīng)用變壓器，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)，配電變壓器耗損作為整個(gè)配電網(wǎng)耗損主要構(gòu)成，降低配電變壓器損耗，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)能源耗損量降低成效十分凸顯?？蛇x用低損耗節(jié)能型變壓器、合理配置其容量，選用低損耗新型變壓器，如非晶合金鐵芯變壓器，其自身低耗損、低噪聲優(yōu)勢(shì)，空載工況下耗損與普通產(chǎn)品之比為1∶5，且實(shí)現(xiàn)全密封免維護(hù)，運(yùn)行過(guò)程中耗損成本較低。現(xiàn)下實(shí)踐應(yīng)用成效最佳、使用范圍較廣的便為S11系統(tǒng)變壓器，其實(shí)際空載耗損相較于S9系列降低75%，需積極推廣使用低耗損變壓器。同時(shí)，需保證變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，處于相同輸送電量條件下，選取最佳運(yùn)行方式和調(diào)整負(fù)載，實(shí)現(xiàn)變壓器電能損失實(shí)現(xiàn)最小化［4］。

3.5 輸電線路電源等級(jí)改造

輸電線路處于不同電源電壓等級(jí)下，其實(shí)際電能耗損量不同，所以結(jié)合其自身實(shí)際特征，利用合適技術(shù)完成線路升級(jí)。電源等級(jí)改造過(guò)程中，需對(duì)其電力功能、特性進(jìn)行分析，輸電線路產(chǎn)生電能耗損與線路多余變電容量密切相關(guān)，針對(duì)不同電壓等級(jí)輸電線路進(jìn)行改造升級(jí)，依托升壓變壓器和降壓變壓器提高電路內(nèi)電壓，從而減少線損，表2為不同等級(jí)輸電線路升壓改造線損降低表。

表2 不同等級(jí)輸電線路升壓改造線損降低表

4 實(shí)際案例分析

4.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目主要為隨著區(qū)域內(nèi)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，縣城負(fù)荷從初期幾千千瓦上升至四萬(wàn)余千瓦，縣城線損從5%上升至20%，其中包含技術(shù)線損和管理線損，技術(shù)線損作為降損節(jié)能關(guān)鍵點(diǎn)，將縣城原有四萬(wàn)余千瓦10kV線路線損控制在5%內(nèi)，線路供電可靠率、供電電壓質(zhì)量顯著改善。該項(xiàng)目城網(wǎng)損耗分析，縣城中一、二、三線，其中濱湖一線、賢寧線主線全長(zhǎng)分別為7.36km、8.6km，供電負(fù)荷分別為4500kW、2800kW，結(jié)合實(shí)際狀況二者綜合線損為10.9%、6.67%，其主要在于供電半徑過(guò)長(zhǎng)、導(dǎo)線截面過(guò)小所致。

4.2 節(jié)能降耗技術(shù)措施應(yīng)用

通過(guò)匯總原有電網(wǎng)中節(jié)能降耗技術(shù)研究，結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際狀況分別從線路敷設(shè)、導(dǎo)線截面面積選取及線路無(wú)功補(bǔ)償為切入點(diǎn)，獲取良好的配網(wǎng)節(jié)能降耗成效。首先，線路敷設(shè)?；谠擁?xiàng)目基本狀況，進(jìn)行合理化勘察、分析，針對(duì)線路敷設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)化，將原有敷設(shè)中近3.0±0.05km線路降低30%，降低線路運(yùn)行實(shí)際耗損。其次，線路導(dǎo)線截面面積。技術(shù)人員截面面積實(shí)際選擇過(guò)程中，需明晰不同截面損耗率，針對(duì)處于不同狀況下導(dǎo)線電阻數(shù)值進(jìn)行檢驗(yàn)，選取節(jié)能降耗成效較佳的截面導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。同時(shí)縮短供電半徑，避免近遠(yuǎn)供和迂回供電，將各遠(yuǎn)距離配電線路予以改造，變更為應(yīng)急備用線路接入城網(wǎng)中。最后，線路無(wú)功補(bǔ)償。電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中促使大量能耗實(shí)際耗損核心因素為具有嚴(yán)重諧波干擾，所以建議選取無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)予以科學(xué)應(yīng)用，從而精準(zhǔn)性提升電力配網(wǎng)線路運(yùn)行成效，達(dá)成節(jié)能降耗目標(biāo)［5］。

5 結(jié)論

隨著人們用電需求量持續(xù)性增大，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模持續(xù)性擴(kuò)大，配電線路實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p耗，造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)，增加電力企業(yè)生產(chǎn)成本費(fèi)用。為進(jìn)一步保證電力企業(yè)良好發(fā)展，提高配電線路運(yùn)行效率，減少電能實(shí)際耗損量，積極引入節(jié)能降耗技術(shù)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際狀況，做好合理化配置應(yīng)用，提高資源利用率，保證電力生產(chǎn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。