臺區(qū)線路損耗抑制的方法與應(yīng)用

吳懷波，宋浩杰，胡文劍，王文林，吳長江，王紀旋

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司黃山供電公司，安徽 黃山 245000）

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在電網(wǎng)運行過程中，低壓配電網(wǎng)的損耗所占比重最大。受限于各種實際條件的限制，導致低壓配電網(wǎng)不僅設(shè)備眾多，元器件數(shù)量龐大，而且其線路架構(gòu)也十分復(fù)雜。加上各地區(qū)管理標準與技術(shù)水平的不統(tǒng)一，導致其線路損耗維持在較高的水平，因此線損的降低有巨大的發(fā)展空間。如何針對不同臺區(qū)進行降損規(guī)劃也是電網(wǎng)規(guī)劃的一大重難點。

2 臺區(qū)線路損耗抑制的原理與規(guī)劃

2.1 線路損耗抑制方法

對于線損而言，其具有統(tǒng)一形式的表達式，即Ptotal=2I2R。但對于不同的供電方式，即單相供電與三相供電而言，其治理方式則具有較大的差別：對于單相供電方式，其電流I是穩(wěn)定的，因此對于線損主要為降低為線路上的電阻R；對于三相四線供電方式，其總損耗不僅取決于A、B、C三相相線上的損耗，還有中性線上的損耗。因此在三相四線供電方式中，降低其中性線損耗使其接近于零，是降低線損的有效方式。

對于單相線路損耗的抑制，可以采取增大傳輸導體的橫截面積或減少進戶線和表后線長度的方法降低線損。對于三相線路損耗的抑制，可以采取使三相電流平衡、臺區(qū)變壓器一改多以及使變壓器安裝位置盡量在負荷中心的方法降低線損。

2.2 建改臺區(qū)與存量臺區(qū)抑制線損的規(guī)劃

2.2.1 臺區(qū)規(guī)劃原則

在過去的臺區(qū)規(guī)劃設(shè)計過程中，通常在采用的方法是變壓器容量加大、導線變粗、電桿加長、表箱換新等簡單粗暴的思路。而在變壓器位置、低壓網(wǎng)絡(luò)拓撲、桿塔落點等往往更多的是考慮到施工便利、減少破占等因素，而對于接戶線、進戶線長度、負荷中心點、線路迂回曲折、無功補償精度、線損率等指標則考慮較少，設(shè)計方法低水平重復(fù)、對新技術(shù)的運用不足且缺乏科學理論支撐，因此降損成效不明顯。相較于此，在臺區(qū)規(guī)劃時應(yīng)該遵循：變壓器經(jīng)濟選擇，而非一味的小容量換成大容量；導線選型需合理且曲折迂回小，而非單純不斷加粗導線橫截面；保證中性線電流和無功電流趨零；臺區(qū)一改多，降低線損率和末端壓降。

各項指標基準值如表1所示。

表1 低壓電網(wǎng)經(jīng)濟運行四類區(qū)域典型指標基準值

2.2.2 建改臺區(qū)規(guī)劃

為了在建改臺區(qū)讓中性線損耗近零，須充分考慮變壓器中心偏移、曲折系數(shù)、功率因數(shù)、單相供電長度、進戶線長度、末端壓降以及分布式光伏電源等因素?？梢园凑找韵虏襟E對建改臺區(qū)進行設(shè)計。

負荷及入戶點調(diào)查：逐戶調(diào)查用電負荷及設(shè)備工況特性，實現(xiàn)表箱近零入戶、計量方式合理、無功就地補償平衡。

表箱及表計調(diào)查：確定表箱落在入戶點近零處，建立表箱與用戶表計的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

變壓器容量選擇：根據(jù)全年365天96點負荷曲線，計算建改范圍內(nèi)的總?cè)萘啃枨?，選擇最佳經(jīng)濟運行容量。

科學規(guī)劃分區(qū)：以“短半徑、密布電”為原則，實現(xiàn)變壓器組成方式不同形成多種規(guī)劃分區(qū)方案。

精準選容布點：確定每個區(qū)域的容量需求，應(yīng)滿足最大月份用電量占比與總?cè)萘空急认嗥ヅ?，再計算每片區(qū)的負荷中心，支撐現(xiàn)場配變落位。

靈活拓撲方式：根據(jù)現(xiàn)場房屋布局，巧用母排、墻壁（或電纜）分接箱接續(xù)表箱等方式，實現(xiàn)檢修運維更便捷。

智能路徑規(guī)劃：人工標識衛(wèi)片障礙物和航拍建模等多種方式，機器學習驗證立桿排線并校驗，以迂回、曲折系數(shù)最小不斷優(yōu)化路徑走向。

理論線損計算：按規(guī)劃拓撲開展理論線損，給出單相用戶接入相別，標相施工、核相驗收。

方案確定：對比多種設(shè)計方案的經(jīng)濟效益、運行效益，綜合確定最合理設(shè)計方案，出施工圖。

2.2.3 存量臺區(qū)規(guī)劃

對于存量臺區(qū)的中性線損耗近零與三相不平衡治理，其工程實踐的流程分為四步。

臺區(qū)現(xiàn)場基礎(chǔ)模型采錄：臺區(qū)三相平衡優(yōu)化需要精確的拓撲模型進行仿真分析，模型如果與現(xiàn)場實際情況不一致，會直接影響三相不平衡治理效果，甚至加重三相不平衡影響程度，因此，為保證三相不平衡治理效果，須在臺區(qū)現(xiàn)場進行模型繪制，借助移動繪圖終端App、測距儀、核相儀等設(shè)備進行現(xiàn)場模型采錄。

臺區(qū)三相不平衡優(yōu)化分析：在三相不平衡優(yōu)化軟件中導入分相到戶的運行數(shù)據(jù)，結(jié)合全相拓撲模型參數(shù)，進行三相負荷平衡優(yōu)化。

現(xiàn)場調(diào)相：根據(jù)三相四級平衡優(yōu)化的調(diào)相方案，進行現(xiàn)場調(diào)相，調(diào)相后，借助核相儀設(shè)備進行用戶調(diào)相后的相位核對工作。具體調(diào)相過程中有兩種情況：單相二線接入表箱、三相四線接入表箱。因此，調(diào)相時需要根據(jù)相應(yīng)表箱接線方式進行調(diào)相。

治理效果評估：調(diào)相結(jié)束后，首先將調(diào)整后的相位信息更新臺區(qū)模型中；其次結(jié)合實測運行數(shù)據(jù)，進行全相理論線損計算與同期線損計算，并進行雙率比對；然后根據(jù)計算結(jié)果與方案前評估數(shù)據(jù)進行同期線損比對、理論線損比對、治理成效、收益分析等方面的評估，形成試點單位示范臺區(qū)治理分析報告。最后同步更新PMS、GIS源系統(tǒng)相應(yīng)臺區(qū)拓撲及參數(shù)數(shù)據(jù)。

3 臺區(qū)線路損耗降低的案例

3.1 存量臺區(qū)案例

3.1.1 單相供電方式降損案例

某地區(qū)臺區(qū)改造前，線路迂回過長，其進戶線從電線桿下戶后環(huán)繞房屋后側(cè)一圈接表，導致最長處進戶線超過35 m，表后線超過60 m，臺區(qū)線損率達到4.74%，遠遠超過標準要求的2%。

臺區(qū)改造后，原低壓架空線路改為沿墻敷設(shè)，減少電桿成本，降低工程投資，同時減少迂回線路長度，大幅縮短單相供電線路，線損率由改造前的4.74%下降到1.51%，降損效益顯著。

3.1.2 三相四線供電方式降損案例

湖北省某地區(qū)的臺區(qū)，配變?nèi)萘?00 kV·A，用電客戶67戶，其中居民客戶54戶，三相動力客戶13戶，動力用戶電量占比60%，臺區(qū)11月線損率16.99%。

其按照存量臺區(qū)臺區(qū)現(xiàn)場基礎(chǔ)模型采錄、臺區(qū)三相不平衡優(yōu)化分析、現(xiàn)場調(diào)相、治理效果評估的順序進行降損治理與評估。

在未做大范圍改造的前提下；對客戶單相接入的進行優(yōu)化調(diào)相表箱17處共35戶，經(jīng)過調(diào)整后，臺區(qū)線損治理前12月份日線損率平均在16%左右，治理后12月28日降至4.19%。

3.2 建改臺區(qū)案例

安徽淮北某村莊臺區(qū)房屋布局錯落，成排房屋與零散住戶并存。一臺配變位于整個村莊的西南側(cè)，負荷均在變壓器的東北側(cè)，單邊供電情況嚴重。低壓線路布局較為雜亂、飛線嚴重，到戶多為4表位及6表位表箱且表箱串接，進戶線最長35 m，表后線最長40 m，存在末端到戶低電壓現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 某村莊臺區(qū)航拍圖

建改人員按照負荷及入戶點調(diào)查、表箱及表計調(diào)查、變壓器容量選擇、科學規(guī)劃分區(qū)、精準選容布點、智能路徑規(guī)劃、靈活拓撲方式、理論線損計算、方案確定的步驟進行，過程中的部分步驟如圖2所示。

圖2 表箱入戶點確認

最終經(jīng)輔助平臺校核參數(shù)對比，并結(jié)合方案各自優(yōu)缺點綜合分析，選擇方案為：新建100 kV·A配變2臺，新建配變15 m電桿4基，新建10 kV線路路徑0.356 km。新建380 V低壓線路路徑長約為0.455 km，新建接戶線路徑長約0.612 km，新增單相1表位表箱61只，三相單表位表箱2只。項目投資36.78萬元，戶均投資5 838元。在降低線損的情況下，采用較小的投資完成了較高質(zhì)量的臺區(qū)建改工作。