10kV配电网线损分析及降损措施

2013-09-22张艳桃李智

电气开关 2013年5期

张艳桃，李智

(奉化市供电局，浙江奉化 315500)

1 引言

电网电能损耗是电网经营企业在电能传输和营销过程中从输电端关口表至所有用电客户的终端贸易结算表之间的输变、配电过程中所产生的电能损失。线损率是电网经济运行管理水平和供电企业经济效益的综合反映，是供电企业的一项重要的经济技术指标。线损管理是否到位，不仅直接影响着企业的经济效益，而且也在一定程度上说明一个供电企业的管理水平。因此，强化线损管理，降低损耗是供电企业提高企业经济效益的潜力所在。

2 配电网线损分析

近年来，由于经济的快速发展，工业、商业、及居民等用电幅度不断的增长。导致以前的配电网不能满足现在的供电需求，而原有的配电网多采用纵贯式低压配电线路，虽然近两年来供电设备不断更新，但改造难度较大，仍有一些陈旧老设备及线路在投运，并且供电线路错综复杂，区域性划分不明确，造成不仅可靠性低，而且存在电能质量差、损耗大等问题。配电网中线

其中:RL为线路等值电阻;IL为线路输送电流;P为输送的有功功率;U为运行电压;cosφ为功率因素。由(1)式可知，线路的电阻值、运行电压、功率因数以及负荷波动程度是影响线路损耗的主要因素。具体到实际线路，配电网线路的质量、绝缘程度、导线线径、负荷不对称及分布等都影响线路的损耗。

配电网存在谐波电流时，非正弦周期电流有效值I等于其基波分量与各次谐波分量有效值Ik(k=2，3，4，…)的平方和的平方根值，如(2)式 :路有功损耗ΔP的计算公式如下:

存在谐波时，I流过电阻为RL的线路所导致附加有功损耗为式(3)所示:

此外，谐波的存在还会增加配电变压器涡流损耗和铁芯损耗。

3 降低线损的措施

针对线损产生的原因，可以采取加强电网改造，合理调整电网布局，合理进行无功补偿，积极进行谐波治理，积极推进配电自动化系统等措施来降低线损。

3.1 加强电网改造，合理调整电网布局

(1)缩短供电半径。从降损节能的角度考虑电网布局，合理选择供电半径和控制最长电气距离。对导线线径过细、迂回供电、近电远送、供电半径过长等情况进行彻底改造，合理调整电网布局。将10kV线路长度均控制在6km以内，增加线路条数，控制l0kV线路超载现象，这样末端电压水平也能稳定在规定的范围内。同时，把400V低压线路的供电半径都缩小到300 m以内，在线路走向中避免迂回。

(2)合理选择导线截面。增加导线截面会降低导线电阻，减少电能损耗和线路压降。但增加导线截面会增加投资，在增加导线截面时，综合考虑投入与降损的关系。我们根据负荷情况逐步加大导线截面，一般按经济电流密度1.20A/mm2(年负荷利用小时按5000h计)来配选导线截面。将大部分主线调换成LGJ-185或JKLYJ-185，另有城区主线换成LGJ-240或JKLYJ-240，对支线导线截面也予以加大，一般达到LGJ-120～LGJ-150。对综合变低压回路导线，一般都使用120～150mm2的电缆线，有的负荷电流大于150A的均使用185mm2导线。

(3)合理配置配变。根据用户的实际分布情况，使配变处于负荷中心或者负荷重心，对负荷较大的用电区域，增加配变容量。配电网变压器损耗与其参数、容量、台数、负荷等因素有关。统计数据表明，低压变压器的负荷率在60%左右时，即其铜耗和铁耗相等，此时变压器的效率最高，满载和低载都是不理想的运行方式。400V低压出线以三相四线供电为主，一般一台变的低压出线根据配变容量的不同常设2～3个回路，利用减少电流的办法降低线损。尽量安排好各相负荷，使三相电流平衡。此外，运行中的变压器还有一定数量的S7和S9型配变，其有功、无功损耗均偏大，长期运行将造成电能的严重损失，将这些更换为新型节能变压器可获得明显的降损效果和经济效益。因为更换后的配电变压器有功、无功需求均减小了，也降低了线路功率损耗。

(4)合理安排负荷分布。若负荷对称，由于中线中没有电流流过，不产生损耗。若负荷不对称，中线有电流流过，将产生损耗;且零序分量电流在中线中产生的损耗比相线大得多，中线导线线径若选择不当，则将增加损耗。因此，合理地选择中线的导线线径以及合理分配负荷是降低低压网损的重要措施之一;

对负荷严重不对称的低压网络，增加中线的截面能有效降低损耗，提高运行经济性，具体措施如下:

①对各种负荷区域进行统计，评估不同负载水平下电网结构、配电线路导线及输送距离的合理性，并采取相应改造措施。

②对不同季节性负荷下的环网线路进行潮流计算，确定各负荷状态下的最佳开环点。

③进行综合考虑的配电网重构优化建模，利用各种启发式算法或人工智能算法进行求解，按所得方案结合实际状况进行改造。

3.2 合理进行无功补偿

配电网络的潮流分布情况及工业用电的无功补偿是影响到网损大小的关键因素。除线路阻抗因素外，无功补偿不足也会引起潮流分布不合理，并恶化电压质量，导致网损增大，因此应采取无功补偿措施。

无功补偿按补偿方式可分为集中补偿和分散补偿。

集中补偿:在变电站低压侧，安装无功补偿装置(电容器)，安装配置容量按负荷高峰时的无功功率平衡计算，安装电容补偿装置的目的是根据负荷的功率因数的高低而合理及时投切电容器，从而保证电网的功率因数接近0.9，减少高压电网所输送的无功功率，使输电线路的电流减少，从而降低高压电网的网损。

分散补偿:由于电力用户所使用的电器设备大多都是功率因数较低，例如工厂的电动机、电焊机的功率因数更低，为提高功率因数，要求大电力用户的变压器低压侧安装电力电容器，其补偿原理与变电站的无功补偿大致相同，不同的是用户就地补偿采用随机补偿，利用无功补偿自动投人装置及时、合理地投切无功补偿电容器，保证10kV，电网的功率因数符合要求(接近0.9)，从而减少10kV配电线路的电能损耗。例如:10kV线路末端进行无功补偿，如补偿前0.7到补偿后功率因数达到0.9，经过补偿后，电能损失减少了39.5%。

灵活配电系统:灵活配电系统(FACDS)是和灵活输电系统(FACTS)相对应的技术，是电力电子技术在配电网络中的应用，采用可控串补、静止无功补偿器等设备对改善配电网无功分布、降低线路损耗以及提高配电网络电能质量等都有积极的作用。