农村低压配电网理论线损计算及降损措施研究

王彪，郑涛，倪斌，李斌，李晓松，高琼

(1.长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南 长沙 410004;2.岳阳市临湘电业局，湖南 岳阳414300)

农村低压配电网理论线损计算及降损措施研究

王彪1，郑涛2，倪斌2，李斌2，李晓松1，高琼1

(1.长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南 长沙 410004;2.岳阳市临湘电业局，湖南 岳阳414300)

针对临湘市低压配电网典型台区，在现场绘制图纸并多次录取相关数据的基础上，用等值电阻法计算其理论线损。根据现场调研结合实际及目前农村电网存在的问题提出降损措施。

理论线损;等值电阻法;降损

1 引言

电能损耗是客观存在于电网传输和配送电能过程中的现象，线损率是衡量电力企业经济技术的一项重要指标［1－5］。准确的理论线损计算将为分析线损构成、制定降损措施提供依据。然而，由于农村低压台区具有电网结构复杂、线路结构参数繁多且常有新用户接入，用电季节性、运行数据难以采集及历史资料不全等特点［4］，因此，如何较准确的计算理论线损，并加以分析，以优化网络结构和降低损耗，多数电力企业为之困扰。

本文在现场采集大量相关数据并绘制电网结构图的基础上，从线路结构及参数、负荷变化特点到理论线损的计算，进行了较为全面的研究，为临湘市供电局在农网改造、规划及管理等方面提供了重要依据。

2 基于等值电阻法的理论线损计算

2.1 基本原理

用等值电阻法计算线损的基本思想是:在低压配电线路的首端处设想有一个等值的线路电阻Req，线路首端的总电流I流过Req产生的损耗与线路各支路的电流Ii通过相应支路的电阻Ri产生的损耗总和相等［1，2］。理论线损计算模型如下:

式中:N—配电变压器低压出口电网结构系数，单相两线制供电取2，三相三线制供电取3，三相四线制供电取3.5;K—线路首端负荷形状系数;Req—低压线路等值电阻(Ω);Ipj—线路首端平均电流(A);T—线路实际运行时间(h)。

采用该方法仅要求测量变压器出口处的运行数据，避免了收集和整理各负荷点运行数据的大量工作，但要求假设各负荷点功率因数相同以及各节点电压相同，在一定程度上降低了精度。

2.2 有关参数的确定

(1)负荷形状系数

低压线路负荷形状系数K是描述低压线路首端负荷变化特征的一个参数，定义为线路首端负荷电流的均方根值(Ijf)与平均值(Ipj)之比，即

关于K负荷形状系数的计算，最关键问题是如何选取代表日，对此，许多文献做了介绍［4］，但由于农村低压配电网结构的复杂性，很难从理论上给出一个通用的原则。

我们根据农网特点及对过去用电情况的分析，在较长一段时间内选取了多个代表日，记录有关数据，根据式(2)得到8个台区的负荷形状系数K，如表1所示。

(2)等值电阻

等值电阻Req的计算依赖于线路结构及其参数和各用户的用电记录，且一般先从简化线路结构——划分计算线段着手。但从现场得到的线路结构图来看，几乎不能做出对其划分计算线段的简化，因为，实际中一般不存在“线路长度及截面相同”的线段。因此，只能按照线路的实际结构进行计算，即每一段线路(包括接户线)为一计算线段，工作量相当大。

表1 8个台区代表日负荷形状系数

根据实际线路结构图，选取抄表率为100%的月份的用户用电量数据来计算线路的等值电阻，其计算公式如下:

式中，第j段导线的电阻Rj=rσj×lj(Ω)，rσj—第j段导线的单位长度电阻值(Ω);lj—第j段的导线长度(km);Aj—第j段线路上低压用户电能表抄见电量(kWh);Nj—第j段线路的电网结构系数;n—计算线路上低压用户总数。根据式(3)得到8个台区的等值电阻如表2所示。

表2 台区线路等值电阻(单位:Ω)

(3)线路首端平均电流

通过采集台区典型代表日24小时的数据，包括三相电压值、三相电流值、有功电量、无功电量、功率因数等来完成线路首端平均电流的计算。主要有以下三种方法:

式中，Upj—代表日三相平均电压(kV);Apg、Aqg——配电变压器低压侧出口有功电量(kWh)和无功电量(kvarh);cosφpj—代表日平均功率因数;T1为代表日低压线路的运行时间(h)。

选取两个典型台区，按照上述方法计算得到线路首端平均电流见表3。用三种方法计算结果差别不是很大，但方法一、方法三所需要的数据每小时都是在不断的变化，对数据采集要求高，处理难度大，会有少许误差，方法二所用数据主要由电能表测量，结果较为精确。

表3 代表日台区首端平均电流(单位:A)

2.3 损耗计算

(1)电能表损耗

单相电能表每月每只按1kWh计算，而三相电能表每月每只按3kWh计算。接户线已计入线路结构图即等值电阻中，故不再考虑其损耗。

(2)线路损耗

农村低压配电网多为三相四线制线路，且多数时间三相负荷存在不对称，本处计算不考虑三相不平衡问题，将中线电能损耗纳入其中，取结构系数N=3.5。由式(1)计算可得8个台区在所选代表日当月的理论线损结果如表4所示。

3 线损分析及降损措施

3.1 影响损耗的原因分析

(1)三相负荷不平衡。当前农村电网三相负荷不平衡现象普遍存在，部分地区三相负荷分布严重不均，导致额外的电能损耗增加。导致三相负荷不平衡的原因可能为:①农村用户绝大部分为单相生活用电，单相负载接线基本是按数量在三相上平均分配;有的地区线路陈旧，甚至分不清ABC三相，因而新增用户随意接线，导致三相的接线在数量上也出现较大的差异;③由于农民经济状况不均衡，各用户家用电器的增添及其用电量的差异越发明显;④用户用电分时段的差异，在白天负荷时段，三相负载基本平衡，晚上负荷高峰时段不平衡程度相当严重。这类负载的特点是三相生产和单相生活用电量都很大。白天主要是生产用电，三相电压较平衡。因单相生活用电在三相上分配不均，形成晚上生活用电高峰时段三相电流不平衡;④有的三相负载不平衡随季节变化，这是由于各季节三相生产用电和单相生活用电的比例在变化，而单相负载在三相上分配不均造成的;⑤各相负载电流大小随时间变化，在这一时间里这一相电流大，而在另一时间里另外一相电流又相对较大。这反映了单相负载波动大，而该波动在三相上是不同步的。

表4 理论线损计算结果(%)

(2)配电网导线种类繁多且陈旧老化。从笔者在现场绘制的供电网线路结构图了解到，配电网导线种类繁多，特别是进户线，其中有些导线电阻率非常高。部分线路陈旧老化，且截面过小等等，这些将导致线路电阻变大，因而线损值较大。

(3)变压器不在负荷中心。部分台区变压器所处位置不在供电负荷中心，甚至一端供电，使得供电半径较大、压降变大，等值电阻大大增加，线损也相应增加。

(4)变压器负荷率低。农村用电主要以照明为主，一些经济还不太发达的地区负荷非常小，但配备电压器容量较大，存在大马拉小车的现象，许多变压器近似空载运行，负荷率低，损耗大。

(5)管理不严。笔者在进行现场绘制图纸的过程中，遇到不少窃电盗电事例，这是台区线损增大的一个重要原因。

3.2 降损建议

(1)重新规划，改造陈旧线路。由于农村经济落后，许多地方电网规划不合理，线路结构十分复杂，乱接乱搭现象非常严重;大部分台区的配电线路陈旧，线径小且用线混乱，导致电能损耗加剧。重新规划并改造陈旧的线路是降低损耗的有效措施之一。

(2)根据台区用电负荷大小选取变压器容量，增设变压器。部分台区用户分布较散，负荷低，但所属一个变电台区，由一台变压器供电且变压器容量大，这样一来变压器供电半径巨大，供电线路过长，压降大，且变压器负荷率小，多数时间空载运行，导致损耗严重。供电部门可根据台区负荷特点选择变压器容量并合理布局变压器位置，适当增设变压器。

(3)调整变压器位置使之处在负荷中心。部分变压器所处位置不在供电负荷中心，甚至一端供电，使得供电半径较大、压降变大，等值电阻大大增加，线损也相应增加。因此，调整好变压器位置也是降低损耗的重要举措之一。

(4)相关工作人员定期监控负荷情况，调整三相负荷，尽量使三相负载均衡。大多数台区存在严重的三相不平衡现象，这是困扰降损工作者已久的问题。由前文提到的农村用电的种种特点，导致了三相不平衡现象以及额外线路损耗的不可避免性，但过于严重的三相不平衡状况可以通过人为的调整加以控制。因此，由过严重三相不平衡导致的额外线损率还有较大的减小空间。

(5)做好管理工作，加大巡查力度，防止窃电现象的发生。从上文的理论线损值以及以往的学者对农网理论线损计算的结果来看(允许一定的误差值)，理论值的大小远远不及实际线损值，这就说明存在管理上的问题，管理线损占整个线损的绝大部分，做好管理工作对电力企业效益的提高具有明显的作用。

3.3 降损实例分析

以临湘市低压配电台区“长江六组变”为例，移动其变压器位置，使之接近负荷中心，其配电图如图1。

图1 长江六组变台区电网结构图

从图1中可以看出，变压器原来处在较边缘的位置。现根据所绘线路结构图走向及其线路的长短，以及各支路的负荷大小，选择变压器向各向供电负荷较为平均的位置如图1所示。

移动变压器后长江六组的数据对比如表5所示。表中的计算结果对比显示变压器在移动至负荷中心后的等值电阻有大幅度的降低，线路损耗随之相应减少。表明了对于不在负荷中心供电的低压台区，重新计算规划好变压器的位置对于降低线路损耗是非常有效的措施之一。

表5 长江六组变压器移动前后计算结果对比

4 结束语

线损管理是电力企业提高供电水平，增强企业能力，增加企业经济效益的重要举措。本次对临湘市农网的理论线损计算旨在通过大量实录数据较精准的计算配电台区理论线损，证明电网规划的合理性，将理论线损值控制在合理范围之内，并通过在计算过程中发现的问题及存在的缺陷提出相应的改善措施，优化农村电网结构。结果表明，农村电网的线损还有大量的降损空间，电力部门做好降损及管理工作对企业效益的提高有着重要的意义。

［1］ 廖学琦．农网线损计算分析与降损措施［M］．2版，北京:中国水利水电出版社，2008．

［2］ 虞忠年，陈星莺，刘昊．电力网电能损耗［M］．北京:中国电力出版社，2000．

［3］ 余卫国，熊幼京，周新风，等．电力网技术线损分析及降损对策［J］．电网技术，2006，30(18):54 －57，63．

［4］ 吴崇勇．农村低压电网线损的理论分析及降损措施［J］．农机化研究，2004，(4):57 －58．

［5］ 谭劲．三相不平衡运行附加线损的定量分析及降低［J］．曲靖师范学院学报，2005，24(6):74 －77．

［6］ 李健荣．降低配电网络损耗的方法［J］．云南电力技术，2006，34(3):22－24．

［7］ 赵永初．10Kv及以下配电网降低损耗措施［J］．湖南农机，2011，38(9):27－28．

Calculation on Theoretical Line Loss of Rural Low-voltage Distribution
Network and Study on Loss Reduction M easures

WANG Biao1，ZHENG Tao2，NIBin2，LIBin2，LIXiao-song1，GAO Qiong1
(1.School of Electrical Engineering and Information，Changsha University of Science ＆ Technology，Changsha 410004，China;2.Linxiang Electric Power Bureau，Yueyang 414300 China)

According to the typical transformer powered areas of rural low-voltage distribution in LIN Xiang city，calculating the theoretical line losswith equivalent resistancemethod on the basis of field drawing and deeply collecting the data.Then，putting forward some reduction measures in accerdance with the field research and the existence problem of rural distribution network at present.

theoretical line loss;equivalent resistancemethod;loss reduction

TM72

B

1004－289X(2013)03－0028－05

2013－01－30