10kV電網(wǎng)線路損耗特性及降損措施研究

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司 王 煒

1 引言

電能是當(dāng)前我國(guó)社會(huì)之中最為重要的能源形式，也是確保國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定和諧的關(guān)鍵。為了確保對(duì)能源的充分利用，在對(duì)應(yīng)的工作之中實(shí)施相應(yīng)的節(jié)能降耗措施尤為關(guān)鍵，而同時(shí)10kV配電線路在所有電網(wǎng)線路之中線損率最高，因此相關(guān)人員需要重點(diǎn)針對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行降損工作。

2 10kV電網(wǎng)線損的影響因素

電網(wǎng)線路損耗所指的是從發(fā)電廠發(fā)出的電能，在傳輸上網(wǎng)直到將其供應(yīng)到用戶的過(guò)程之中所產(chǎn)生的各類(lèi)損耗的累加，在電能上網(wǎng)輸送和末端供給的過(guò)程中，相關(guān)的電網(wǎng)元件、設(shè)備上所產(chǎn)生的電能損耗總和，即為線損。而從其產(chǎn)生的具體原因來(lái)看，這種現(xiàn)象是因?yàn)橄嚓P(guān)的線路和設(shè)備都存在一定的阻抗，當(dāng)電流在流經(jīng)線路的時(shí)候?qū)?huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的有功損耗，而線損率則主要表示整體損失量在供電總量之中所占據(jù)的比例。

10kV配單網(wǎng)線損產(chǎn)生的影響因素主要可以分為電網(wǎng)網(wǎng)架因素、運(yùn)行狀態(tài)因素、運(yùn)維技術(shù)因素和其他因素四個(gè)方面，一是電網(wǎng)網(wǎng)架因素。電網(wǎng)網(wǎng)架因素主要是因?yàn)橄嚓P(guān)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，這其中又包括了相關(guān)電網(wǎng)的整體布局、電壓等級(jí)、供電半徑和線路截面等，這些因素都會(huì)在不同的層面上造成電網(wǎng)線損率的增加，有鑒于此，在當(dāng)前的工作之中相關(guān)單位有必要對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化；二是運(yùn)行狀態(tài)因素。這一因素所指的是相關(guān)的電網(wǎng)在整體的潮流分布和負(fù)荷狀況方面的情況，這些因素將會(huì)對(duì)線路之中的電流值形成直接的影響，從而導(dǎo)致線損率的變化；三是運(yùn)維技術(shù)因素。該因素指的是相關(guān)工作之中為了保證電網(wǎng)正常運(yùn)行所采取的運(yùn)行控制技術(shù)和維護(hù)措施等，例如常見(jiàn)的一些降損措施、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)等，這些手段的應(yīng)用是否合理會(huì)對(duì)相關(guān)的損耗情況產(chǎn)生比較直接的影響，因此有必要針對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行充分合理的應(yīng)用；四是其他因素。其他因素較為多樣，包括在工作之中對(duì)電量和損耗情況的計(jì)算出現(xiàn)差錯(cuò)、竊電現(xiàn)象等，都會(huì)導(dǎo)致線損率的變化，尤其是10kV線路直接與用戶相連接，在這種情況之下相關(guān)的竊電問(wèn)題比較嚴(yán)重，從而會(huì)推動(dòng)線損率的提升[1]。

3 10kV優(yōu)化導(dǎo)線截面

技術(shù)降損措施是相關(guān)配電網(wǎng)在降低線損率過(guò)程中最為主要的手段。在工作之中進(jìn)行對(duì)配網(wǎng)整體布局方式的充分優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上形成中心輻射狀、主管路輻射狀等電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，最終將能夠起到比較好的降損效果[2]。同時(shí)，相關(guān)的10kV配網(wǎng)線路所產(chǎn)生的線損，與線路的電阻、線路流經(jīng)的電流等因素成正比關(guān)系，而為了達(dá)到降損的目標(biāo)，相關(guān)單位可以從如下技術(shù)措施入手達(dá)到效果。增加導(dǎo)線截面，電阻公式：

公式中，S表導(dǎo)線的截面，隨著相關(guān)導(dǎo)線的截面增加，則線路自身的電阻將會(huì)逐步降低，以現(xiàn)階段常用的鋼芯鋁絞線為例，LGJ-50型號(hào)的導(dǎo)線，其單位電阻一般為0.63Ω/km，其單位感抗則通常為0.418Ω/km，而LGJ-70型號(hào)的鋼芯鋁絞線，其單位電阻則為0.45Ω/km，單位感抗則為0.408Ω/km，隨著截面的增大，相關(guān)導(dǎo)線的電阻和感抗將會(huì)呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢(shì)，見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)線路型號(hào)的電阻及感抗

當(dāng)然，在相應(yīng)電阻公式之中，L所表示的是導(dǎo)線的長(zhǎng)度，當(dāng)導(dǎo)線長(zhǎng)度縮短的情況下，線路本身的電阻也會(huì)得到降低，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。實(shí)際上在現(xiàn)階段我國(guó)的10kV配電網(wǎng)之中，線路過(guò)長(zhǎng)始終是影響線損的重要因素，有鑒于此，在非工作之中合理地進(jìn)行線路的縮短，降低相關(guān)供電的整體半徑，也是實(shí)現(xiàn)降損的重要手段。但需要注意的是，供電半徑的影響因素較多，包括電網(wǎng)的網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷密度、用戶組成等，因此根據(jù)這些因素進(jìn)行對(duì)半徑的合理調(diào)整，最終能夠達(dá)到比較良好的降損效果。

以城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)兩種情況為例，在城網(wǎng)用電負(fù)荷密度小于2000kW/km2，將10kV配電網(wǎng)的供電半徑控制在5km范圍以內(nèi)，城網(wǎng)臺(tái)區(qū)供電半徑控制在0.3km范圍以內(nèi)，降損效果將會(huì)比較良好。而如果負(fù)荷密度超過(guò)10000kW/km2，將10kV配電網(wǎng)的供電半徑控制在2km，城網(wǎng)臺(tái)區(qū)供電半徑控制在0.15km左右，所取得的降損效果會(huì)比較良好[3]。而針對(duì)農(nóng)網(wǎng)，其本身的用電負(fù)荷密度就不高，根據(jù)情況進(jìn)行合理調(diào)整，以保證其降損效果即可，如當(dāng)用電負(fù)荷密度在200kW/km2，將10kV配電網(wǎng)的供電半徑控制在12km，臺(tái)區(qū)供電半徑控制在0.8km左右即可。此外，在工作之中合理地進(jìn)行電壓水平的提升也能夠促進(jìn)10kV配電網(wǎng)的損耗降低，從既往的經(jīng)驗(yàn)之中可以了解到，將電壓從0.22kV提升至0.38kV，可以降低66.4%的電能損耗，而如果將配網(wǎng)6kV電壓提升至10kV，則可以實(shí)現(xiàn)降損64%的效果。基于這一實(shí)際情況，相關(guān)單位在工作之中可以將原本6kV的供電電壓提升至10kV，或者是在相關(guān)的低壓臺(tái)區(qū)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓功能的變壓器的使用。

4 配置變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

在10kV配電線損之中，變壓器所產(chǎn)生的損耗是最為主要的部分，而變壓器的損耗在類(lèi)型劃分方面又可以分為銅損和鐵損，特別是當(dāng)相關(guān)設(shè)備在工作之中整體負(fù)載相對(duì)較低的時(shí)候，其運(yùn)行電壓將會(huì)顯著升高，從而帶來(lái)大規(guī)模的空載損耗。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這一問(wèn)題的有效防范，相關(guān)單位在推進(jìn)工作開(kāi)展的時(shí)候應(yīng)當(dāng)盡可能確保變壓器處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)，主要可以從幾個(gè)方面入手。

一是進(jìn)行新型變壓器的使用。為了避免相關(guān)變壓器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較大的損耗問(wèn)題，工作推進(jìn)階段可以進(jìn)行新型低耗能變壓器的使用，相關(guān)變壓器具有較強(qiáng)的抗短路能力，空載狀態(tài)下的功耗較低[4]。以315kVA變壓器為例，S7-315型號(hào)的空載損耗在0.77kW左右，負(fù)載損耗在4.8kW左右，而S13-315型變壓器，在空載損耗方面僅為0.35kW，負(fù)載損耗則在3.65kW左右，顯著更低，見(jiàn)表2，由此可見(jiàn)，在降低線路損耗的過(guò)程中，如通過(guò)進(jìn)行對(duì)變壓器的合理選擇，最終將能夠?qū)崿F(xiàn)比較良好的降低線損的效果。

表2 不同型號(hào)變壓器損耗情況（單位：kW）

二是進(jìn)行對(duì)變壓器容量的合理配置。變壓器容量也是影響到線損的重要因素，一般來(lái)說(shuō)變壓器在額定負(fù)載β在40%～75%運(yùn)行的時(shí)候，其所能夠獲得的運(yùn)行效率是相對(duì)較高的，同時(shí)在這個(gè)負(fù)載之下所產(chǎn)生的損耗也會(huì)相對(duì)較小。因此相關(guān)單位和人員在工作之中應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器的負(fù)載進(jìn)行合理安排，或者是進(jìn)行容量與現(xiàn)階段的供電需求更為契合的變壓器，在這種方式之下將能夠確保對(duì)應(yīng)的變壓器在經(jīng)濟(jì)的負(fù)載區(qū)間有效運(yùn)行。

三是多臺(tái)變壓器共同使用的時(shí)候，相關(guān)工作人員可以從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)各臺(tái)變壓器的使用和退運(yùn)進(jìn)行安排，這種措施將確保相關(guān)變壓器均處在相對(duì)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)，從而充分避免損耗問(wèn)題。

四是合理使用有載調(diào)壓變壓器。如果相關(guān)區(qū)域的負(fù)荷波動(dòng)情況相對(duì)較為顯著，則在進(jìn)行變壓器使用的過(guò)程中可以通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)有載調(diào)壓變壓器，通過(guò)這種措施能夠保證對(duì)應(yīng)的電壓與實(shí)際負(fù)荷之間形成協(xié)調(diào)，最終起到良好的降損效果。

5 合理進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償及三相負(fù)載平衡

在10kV配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，需要使用大量的感性設(shè)備，例如變壓器、電動(dòng)機(jī)等，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中除了會(huì)對(duì)相關(guān)電網(wǎng)系統(tǒng)之中的有功功率進(jìn)行吸收之外，還會(huì)吸收大量的無(wú)功功率，而這種情況的存在將會(huì)導(dǎo)致相關(guān)電網(wǎng)出現(xiàn)功率因數(shù)下降的現(xiàn)象，從而引發(fā)線路損耗以及變壓器損耗的產(chǎn)生。在應(yīng)對(duì)過(guò)程中相關(guān)單位和人員可以通過(guò)進(jìn)行對(duì)功率因素的提升，從而達(dá)到降低對(duì)應(yīng)設(shè)備的無(wú)功功率的效果，通過(guò)這種方式也能夠減小配網(wǎng)線路電流，最終實(shí)現(xiàn)降低損耗的目的，所以該方法也是現(xiàn)階段一種比較有效的降低損耗的措施。通常而言，無(wú)功補(bǔ)償可以分為集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償兩種，其中集中補(bǔ)償所指的是在工作之中通過(guò)對(duì)相關(guān)變電站的低壓側(cè)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)備安裝，同時(shí)根據(jù)配網(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷情況，依托電容器的偷竊調(diào)整達(dá)到補(bǔ)償效果[5]。不過(guò)在進(jìn)行10kV配網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中，常常采取的措施是分散補(bǔ)償，即在大容量變壓器等設(shè)備位置進(jìn)行對(duì)應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝，同時(shí)根據(jù)配網(wǎng)的實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行投切電容器操作，最終可以確保相關(guān)電網(wǎng)的功率因數(shù)能夠充分符合需求。

在現(xiàn)階段我國(guó)的10kV配電網(wǎng)之中，相關(guān)的低壓公變臺(tái)區(qū)采取的供電方式往往是以三相四線制為主，這種方式進(jìn)行供電的時(shí)候，三相負(fù)荷通常是處于基本平衡的，當(dāng)平衡狀態(tài)下，零線上的電流理論上為0。不過(guò)如果當(dāng)相關(guān)區(qū)域的負(fù)荷狀況存在比較顯著的增減現(xiàn)象的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致三相不平衡的現(xiàn)象出現(xiàn)，這種時(shí)候變壓器的低壓繞組將會(huì)產(chǎn)生零序電流，零序電流又會(huì)進(jìn)一步形成零序磁通，導(dǎo)致零序電動(dòng)勢(shì)的形成。相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與各相位的電壓進(jìn)行相互疊加之后將會(huì)引發(fā)電壓中性點(diǎn)的偏移問(wèn)題，導(dǎo)致負(fù)荷狀態(tài)相對(duì)較高的一相電壓出現(xiàn)顯著降低，而相反，負(fù)荷低的兩相則會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，最終對(duì)于設(shè)備的整體運(yùn)行狀況極為不利，甚至導(dǎo)致大量的線損電量出現(xiàn)，有鑒于此在工作之中相關(guān)人員有必要加強(qiáng)對(duì)三相不平衡現(xiàn)象的重視程度，并積極地應(yīng)用對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行治理，如應(yīng)用符合調(diào)整措施來(lái)保證變壓器出口部位的三相負(fù)荷的相對(duì)平衡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV配網(wǎng)線路的線損進(jìn)行有效降低的目的。

6 強(qiáng)化反竊電查處力度

切點(diǎn)現(xiàn)象是導(dǎo)致現(xiàn)階段10kV配電網(wǎng)絡(luò)和低壓臺(tái)區(qū)出現(xiàn)高損耗的關(guān)鍵因素，在竊電行為出現(xiàn)的時(shí)候?qū)?huì)造成大量的供出電量流失，從而造成嚴(yán)重的線損。針對(duì)這種情況，相關(guān)單位可以首先針對(duì)高損臺(tái)區(qū)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中對(duì)具有竊電嫌疑的用戶進(jìn)行細(xì)致地篩選，并前往客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的取證工作，根據(jù)取證結(jié)果來(lái)判定是否存在竊電行為，如果證實(shí)其存在竊電行為，則現(xiàn)場(chǎng)通知用戶針對(duì)線路進(jìn)行處理，如果有必要也可以直接進(jìn)行停電，要求用戶追補(bǔ)電費(fèi)、違約使用電費(fèi)等。同時(shí)相關(guān)電力企業(yè)在工作之中也應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大反竊電宣傳力度，讓群眾充分認(rèn)識(shí)到違章竊電所存在的危害，積極營(yíng)造比較良好的電力使用氛圍。同時(shí)也可以聯(lián)合公安機(jī)關(guān)和執(zhí)法部門(mén)，定期進(jìn)行針對(duì)竊電行為的聯(lián)合行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)竊電用戶的震懾效果。最后，采取技術(shù)手段來(lái)防范竊電行為是該過(guò)程中比較關(guān)鍵的一環(huán)，相關(guān)單位在工作之中可以進(jìn)行二次回路巡檢儀、表箱智能鎖等設(shè)備的使用，通過(guò)這些措施達(dá)到對(duì)竊電行為進(jìn)行防范的效果。

7 結(jié)語(yǔ)

10kV電網(wǎng)的線損是當(dāng)前人們比較關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，線損的產(chǎn)生將造成大量的能源浪費(fèi)，不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧健康發(fā)展，而在應(yīng)對(duì)過(guò)程中相關(guān)單位和人員應(yīng)當(dāng)對(duì)造成線路損耗的具體原因和影響因素進(jìn)行綜合性分析，在明確導(dǎo)致線損產(chǎn)生原因的前提之下，積極地利用技術(shù)手段和管理手段來(lái)進(jìn)行防范工作的實(shí)施，最終保障我國(guó)能源使用的安全性和穩(wěn)定性。