探討電力輸配電線路中的節(jié)能降耗技術(shù)

賽富電力集團(tuán)股份有限公司 王岸明

1 引言

在經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展的背景下，社會對電能的消耗量顯著增加，而我國的電力供應(yīng)增加水平相較于社會的電力消耗而言相對緩慢，這種情況直接導(dǎo)致了我國在電力供應(yīng)方面的緊張。為了確保對電能的充分和合理利用，在該過程中相關(guān)單位和人員需要系統(tǒng)性地思考輸配電線路中的損耗問題，并采取對應(yīng)的措施來進(jìn)行損耗的控制，避免電能的浪費(fèi)。

2 電力輸配電線路節(jié)能降耗的意義

在輸配電線路之中進(jìn)行節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用對于經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展而言，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

首先通過對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，如盡可能采取直線模式進(jìn)行電力的傳輸，將不僅能夠保證電力在傳輸過程中的損耗降低，促進(jìn)電力資源的充分利用，同時(shí)也能夠顯著地提高對電能的傳輸效率和降低對導(dǎo)線的使用量，最終實(shí)現(xiàn)控制輸配電線路建設(shè)成本的目的。如在部分大型建筑高層進(jìn)行對應(yīng)的施工的時(shí)候，需要充分地對供電室與電氣井之間的距離進(jìn)行考慮，如果兩者之間存在相對較短的接線方案，則能夠有效地保證導(dǎo)線的長度得到控制，也便于對電源開關(guān)的控制過程，進(jìn)而極大地降低相關(guān)建筑電氣工程施工的整體成本[1]。

其次，采取合理的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用，也是提升相關(guān)區(qū)域供配電功率的重要手段。在人們的日常生產(chǎn)生活之中，所使用的電能需要經(jīng)過變壓器等設(shè)備的處理之后才能進(jìn)行使用，而這些供電設(shè)備都屬于負(fù)荷電流，當(dāng)運(yùn)行的過程中會不可避免地產(chǎn)生大量的無用電流，且這些電流也將通過對應(yīng)的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，在進(jìn)行用設(shè)備使用的過程中，這些電流將會導(dǎo)致設(shè)備的電力消耗量顯著增加，而通過采取對應(yīng)的補(bǔ)償措施，則可以對相關(guān)問題形成有效的解決，降低電能的傳輸消耗，并充分地提高配電系統(tǒng)功率。

從當(dāng)前電力系統(tǒng)的整體組成情況來看，相關(guān)系統(tǒng)主要由發(fā)電、輸電和配電等各個(gè)環(huán)節(jié)組成，在這些環(huán)節(jié)之中通常都會不可避免地產(chǎn)生電力損耗的現(xiàn)象。要保證環(huán)在電力損耗得到充分的控制，相關(guān)單位和人員必須從這些環(huán)節(jié)入手，采取適宜的技術(shù)、管理和設(shè)計(jì)等措施，綜合地降低電力的損耗程度，提高輸配電質(zhì)量。

3 電力輸配電線路節(jié)能降耗的技術(shù)分析

導(dǎo)線是實(shí)現(xiàn)電路輸配的重要設(shè)施，但同時(shí)在進(jìn)行電力傳輸?shù)倪^程中，相關(guān)導(dǎo)線也必然會造成一定程度的電力損耗，從而降低電力的利用效率，為了改變這一情況，相關(guān)單位和人員在進(jìn)行工作的時(shí)候可以強(qiáng)化對導(dǎo)線技術(shù)的合理應(yīng)用。具體實(shí)施過程中，相關(guān)人員可以從3個(gè)方面來進(jìn)行節(jié)能降耗。

3.1 合理進(jìn)行導(dǎo)線技術(shù)的選擇

導(dǎo)線的截面是影響電力消耗的重要因素，在進(jìn)行導(dǎo)線截面選擇的時(shí)候，工作人員需要考慮到電抗值的變化，通過增加導(dǎo)線的截面，將能夠減小導(dǎo)線的電抗值，從而達(dá)到降低電力傳輸損耗的目的。需要注意的是，電力傳輸過程中導(dǎo)線的類型較為復(fù)雜和多樣，進(jìn)行截面級別選擇的時(shí)候，也需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行，以防止導(dǎo)線成本與節(jié)能降耗效果不均衡的現(xiàn)象[2]。

從實(shí)際的情況來看，增加導(dǎo)線截面降低導(dǎo)線電阻的方法是現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的節(jié)能降耗技術(shù)類型。導(dǎo)線的電阻和電抗與其界面成反比，正是因?yàn)檫@種情況的存在，所以截面較小的線路，其整體的電阻和電抗相對較大，如果在相同的容量負(fù)荷下，其有功和無功損耗則較大。線路的截面過小，整體負(fù)荷也會比較重，在使用過程中將容易導(dǎo)致線損率的提高，但在改進(jìn)過程中需要注意的是，導(dǎo)線截面的提升，也必然會導(dǎo)致導(dǎo)線整體投資的增加，因此從其節(jié)能降耗的效果與經(jīng)濟(jì)效益的平衡入手，將是確保整體經(jīng)濟(jì)效益得到提升的關(guān)鍵。按照上述的內(nèi)容，在進(jìn)行導(dǎo)線截面選擇的時(shí)候可以根據(jù)未來的負(fù)荷變化情況來實(shí)施。線路中電能損失的主要環(huán)節(jié)是主干線部分，在主干線的電能損耗之中，其首段和末端的損耗現(xiàn)象又最為突出，所以相關(guān)人員可以從主干線到分支線，采取由大到小的順序進(jìn)行階梯形導(dǎo)線截面的選擇[3]。以10kV 配電線路為例，在進(jìn)行導(dǎo)線選擇的時(shí)候，主干線截面應(yīng)當(dāng)控制在70mm 左右，支干線直徑則應(yīng)當(dāng)控制在50mm 左右，分支線則不應(yīng)小于35mm。對于0.4kV 低壓導(dǎo)線而言，其主干線的截面直徑選擇，應(yīng)當(dāng)控制在35mm 左右，分支線則不得小于25，配電線路截面直徑選擇詳見表1。

表1 配電線路截面直徑選擇

3.2 充分優(yōu)化電網(wǎng)

電網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)不合理，也是造成傳輸過程中電力損耗的重要原因，因此通過對電網(wǎng)進(jìn)行充分的優(yōu)化，將能夠?qū)崿F(xiàn)有效的節(jié)能降耗效果，具體實(shí)施內(nèi)容包括：一是充分優(yōu)化電網(wǎng)。針對電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化也是保證輸配電線路節(jié)能降耗目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的重要手段，以實(shí)際情況為例，在某區(qū)域的節(jié)能降耗工作之中，發(fā)現(xiàn)0.4kV 線路過長、負(fù)荷過重，因此在負(fù)荷安全規(guī)程的前提下，將10kV 電源盡可能靠近負(fù)荷中心，從而有效縮短了0.4kV 供電半徑，避免了迂回供電和長距離低壓供電，在這種方式之下比較有效地降低了電網(wǎng)損耗。相關(guān)單位也可以采取電網(wǎng)升壓改造措施，來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的效果[4]。這種方式所指的是在電網(wǎng)的整體負(fù)荷不發(fā)生改變的情況下，進(jìn)行電網(wǎng)電壓的提高，從而讓經(jīng)過電網(wǎng)元件的電流下降，實(shí)現(xiàn)降低損耗的目標(biāo)。從實(shí)際情況來看，電網(wǎng)的電能損失與電壓之間關(guān)系密切，合理地提高電壓將能夠有效地延長電能的傳輸距離，并減小輸電線路的電能損耗。

二是架空絕緣導(dǎo)線。絕緣導(dǎo)線在當(dāng)前的電力傳輸之中應(yīng)用廣泛，對相關(guān)導(dǎo)線的應(yīng)用將能夠顯著地提高電力傳輸過程中的安全性，避免出現(xiàn)各類安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)這種方式也能夠在一定程度上降低電力供應(yīng)階段出現(xiàn)停電現(xiàn)象的可能，這種方式下，也能夠一定程度地控制電力傳輸損耗。

3.3 合理配置調(diào)節(jié)變壓器

配電變壓器的損耗是配電網(wǎng)損耗的主要組成部分。因此，降低配電變壓器的損耗對于降低整個(gè)配電網(wǎng)的損耗效果非常明顯。變壓器在使用過程中將會出現(xiàn)比較嚴(yán)重的電能損耗，而其造成損耗的原因主要為：鐵芯磁滯和渦流的損耗，這種情況的損耗一般難以有效避免；與對應(yīng)設(shè)備的電能負(fù)荷相關(guān)的電能損耗現(xiàn)象，這一損耗將會因?yàn)樽儔浩鞯呢?fù)荷變化而出現(xiàn)改變，因此在實(shí)際工作之中相關(guān)單位可以通過對變壓器的符合狀況進(jìn)行控制，同時(shí)采取對變壓器鐵芯材料進(jìn)行合理優(yōu)化的方式，實(shí)現(xiàn)比較良好的節(jié)能降耗效果。

實(shí)施過程中為了充分地降低由于變壓器而帶來的電能損耗問題FIF，相關(guān)單位和人員在建設(shè)過程中應(yīng)當(dāng)按配電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)律，有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行對變壓器的合理配置，尤其是對配網(wǎng)之中高能耗的變壓器進(jìn)行更換，選擇具有較強(qiáng)節(jié)能效果的變壓器，并提高配電變壓器的負(fù)荷率。從現(xiàn)階段的情況來看，為了確保變壓器的整體能耗可控，相關(guān)單位在進(jìn)行變壓器類型的選擇過程中，可以采用非晶合金變壓器，相關(guān)變壓器的整體空載損耗值較低，在應(yīng)用過程中將具有較大的節(jié)能降耗效果[5]。提高變壓器的負(fù)載率也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗效果的重要措施，通常而言變壓器的整體負(fù)載率往往處于較低的狀態(tài)，其鐵損功率大于銅損功率，減少變壓器的容量，從而提高其負(fù)載率，讓其在相對經(jīng)濟(jì)的負(fù)載率之中進(jìn)行運(yùn)行，可以保證變壓器的損耗得到有效的控制。最后，合理的無功補(bǔ)償措施也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要方法，變壓器本身是一種感性的無功負(fù)載，在進(jìn)行功率傳輸?shù)臅r(shí)候，變壓器的自身功率消耗通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功功率損耗，這也是導(dǎo)致變壓器空載功率較低的原因，數(shù)值一般維持在0.13～0.17，負(fù)載的自身功率因素則在0.05～0.28。當(dāng)無功缺額過大的情況下，不僅會導(dǎo)致線損的增加，還有可能給對電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性形成影響。針對這種情況，采取無功補(bǔ)償措施即可對相關(guān)問題形成有效的解決，無功補(bǔ)償過程中，宜采取集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合的方式，并以分散補(bǔ)償為主，也應(yīng)當(dāng)以高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償相結(jié)合的方式進(jìn)行，并以低壓補(bǔ)償為主。整體而言，合理調(diào)整運(yùn)行電壓是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要手段。實(shí)施過程中可以通過調(diào)整變壓器分接頭、在母線上投切電力電容器等手段，在保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上適度地調(diào)整運(yùn)行電壓。因?yàn)橛泄p耗與電壓的平方成正比關(guān)系，所以合理調(diào)整運(yùn)行電壓可以達(dá)到降損節(jié)電效果。

4 對電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化

在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，采取合理的運(yùn)行方式也是保證損耗降低的重要措施，在實(shí)施過程中相關(guān)單位和人員可以從3個(gè)方面入手進(jìn)行保障。

一是對環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整。在輸電線路之中，通過選擇合適的運(yùn)行方式將能夠在較大程度上降低電能的損耗，實(shí)施階段可以通過應(yīng)用備用、環(huán)網(wǎng)、雙回線等方式，提高整體的運(yùn)行效果，在適配的運(yùn)行方式之下，對應(yīng)線路之中的電能消耗也將得到比較有效的控制。從實(shí)際情況來看，我國的城市電網(wǎng)之中通常都存在環(huán)形電網(wǎng)有功、無功功率流向存在差異的情況，部分情況下會出現(xiàn)其流向相反的問題，這種問題在無功補(bǔ)償不足的額環(huán)網(wǎng)之中尤為常見，甚至可能因?yàn)橄嚓P(guān)線路的傳輸功率因數(shù)較小，而出現(xiàn)大量無功功率竄動的現(xiàn)象，導(dǎo)致電網(wǎng)的效能損失提高，而通過進(jìn)行對環(huán)網(wǎng)的運(yùn)行方式調(diào)整，將可以對此類問題形成比較良好的改善。在電網(wǎng)的無功配置優(yōu)化過程中，可以采取的措施主要為并聯(lián)電容器的使用和補(bǔ)償線路電抗。首先在并聯(lián)電容器的使用過程中，依托這種方法可以對系統(tǒng)阻力形成減小，從而降低特定頻率諧波，達(dá)到降低并聯(lián)電容的運(yùn)行周期和提高其整體運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)諧波干擾，降低電能損耗的效果。其次相關(guān)單位可以針對電網(wǎng)的情況，采取補(bǔ)償線路電抗的措施。這種措施在應(yīng)用過程中，主要是針對遠(yuǎn)距離的電力傳輸裝置進(jìn)行設(shè)置的，操作階段通過在線路上安裝電容器，可以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電路的補(bǔ)償，從而充分地延長電能的傳輸距離，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。以500kV的變電站為例，開斷高抗的過電壓與短路器并聯(lián)電阻的關(guān)系詳見表2，從中可以了解，如果對應(yīng)的線路之中沒有進(jìn)行任何限制措施的采取，將導(dǎo)致高抗開端的過電壓較高，而應(yīng)用并聯(lián)電阻措施，則能夠在一定程度上對這種問題進(jìn)行改善和控制。

表2 開斷高抗的過電壓與短路器并聯(lián)電阻的關(guān)系

二是完善降損組織體系建設(shè)。在進(jìn)行管理的過程中相關(guān)單位需要注重對降損工作的過程管理，并積極引導(dǎo)全體成員參與到降損管理工作之中，供電企業(yè)在這個(gè)過程中可以通過采取歸口管理、分級負(fù)責(zé)等方式來促進(jìn)相關(guān)人員參與到降損管理工作過程中，確保有序的開展降損管理工作，形成比較良好的降損觀念效果。

三是合理安排檢修，提高檢修質(zhì)量。電力網(wǎng)按正常運(yùn)行方式運(yùn)行時(shí)，一般是既安全又經(jīng)濟(jì)，當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)，正常運(yùn)行方式遭到破壞，使線損增加。設(shè)備檢修要做到有計(jì)劃，要提高檢修質(zhì)量，減少臨時(shí)檢修，縮短檢修時(shí)間，推廣帶電檢修。

5 結(jié)語

在我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的背景下，社會的電力需求越來越高，對電力資源利用的充分性和有效性成為人們廣泛關(guān)注的問題。在相關(guān)的電力傳輸之中，電能的損耗現(xiàn)象不可避免，為了保證電能的充分利用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的全面發(fā)揮，相關(guān)單位和人員在工作之中應(yīng)當(dāng)采取合理的技術(shù)，對傳輸損耗進(jìn)行降低和控制。