配电网节能降耗的分析研究

肖浩庆

【摘 要】配电网是电力系统中功率消耗的主要部分，实现配电网的节能降耗具有非常重要的意义。本文首先从输电线、变压器、电网运行因素三方面分析了配电网网损产生的机理。接着，根据我国电网现状，浅谈了当前配电网节能降损存在的主要难点。最后，有针对性地提出了节能降损对策。

【关键词】配电网；节能降损；机理；对策

0.引言

随着我国国民经济的飞速发展，电力负荷和电网容量的迅速增加，电网的经济运行问题日益受到电力部门的重视。电能损耗作为供电企业的重要经济指标，综合反映了电网规划、运行、经营管理、生产技术管理水平。在目前能源短缺的形势下，利用科学方法降低电网电能损耗，发展配电网节能技术，对提高供电企业经济效益和节能工作的发展具有十分重要的意义。

1.配电网网损产生机理分析

1.1输电线损耗

网架是配电网的重要部分，是连接变电站和配电及用户的唯一渠道。而网架中最重要的成分是输电导线，电力线路最简单的模型是连接两节点间的一条阻抗支路。设R+jX为线路阻抗，P+jQ为节点j负荷的一相功率。

通过线路输送的负荷在线路电阻电抗上产生的功率损耗就是线路的功率损耗：

△S=△P+j△Q=3I（R+jX）=（R+jX）

当负荷较重时，线路损耗占总损耗的大部分，采用正确的措施有效地降低线路损耗是十分必要的。

1.2变压器损耗

在配网计算中，双绕组变压器近似等值电路通常是将二次绕组的电阻和漏抗折算到一次绕组侧并和一次绕组的电阻和漏抗合并，用等值阻抗RT+jXT来表示；变压器的励磁支路一般前移到电源侧，用等值导纳GT-jBT来表示，变压器的功率损耗如下式所示：

△P=R+UG

△Q=X+UB

△S=△P+j△Q

从上面的式子可以看出，变压器的有功损耗和无功损耗都是由两部分组成，一部分为与负荷无关的分量，另一部分是与通过负荷的电流平方成正比的损耗。

1.3运行因素

除了线路损耗和变压器损耗外，电网运行状态变化也会产生附加损耗，这些附加损耗主要包括：

（1）三相不平衡造成的附加损耗。低压配网普遍采用三相四线制供电方式，由于单相负荷的接入及其开关的随意性，配电网三相不平衡状况不同程度的存在，而且不平衡度越大，损耗越严重。

（2）负荷分布不均衡造成的附加损耗。对于不同的配电线路，当各配电线路参数一致时，即电流（负荷）均匀分布时，各线路损耗之和最小。这同时也说明，当负荷分布不均匀时，必将产生一定的附加损耗。

（3）设备老化、接触不良造成的附加损耗。配电变压器、线路、开关、电容器等设备老化货接触不良将导致电网的等值电阻增大，从而导致配电网损耗增大。

还有其他因素，例如谐波损耗等，这里不一一列举。

2.配电网节能降耗难点

2.1负荷密度大，发展速度过快

以惠阳淡水镇为例。淡水面积为83km2，2013年最大负荷达到25万KW，从节能降耗的角度来看，这种大密度用电负荷需要更多的变电站布点、更多的出线间隔、更多的线路（电缆）走廊。但由于受到土地资源约束和城镇规划的局限，目前要进一步增加变电站布点、出线间隔和走廊难度极大。如何解决配电网的空间需求是目前最为头痛的难题。

2.2配变无功补偿最佳容量难以确定

配变低压无功动态补偿是降低配网有功损耗的有效措施，目前惠阳新增200kVA及以上的公用变压器均要求进行无功补偿。然而无功补偿的分组容量和总容量的确定是一个相对复杂的优化问题，与配变容量、负荷曲线、功率因数等因素密切相关，并涉及到电压水平问题。目前对所有配变均按30%容量左右来配置补偿容量不尽合理，造成部分补偿度不足、部分补偿容量过剩浪费的情况，且电压合格率还有提升空间。另外，无功补偿如何分组未能结合各配变负荷的实际，造成无功补偿效率较低、降损效果远达不到理论估算值。

2.3电网运行管理落后，强调安全运行，忽视经济运行

配电线路的管理损失，指的是供电企业在安全生产、合理调度及市场营销过程中造成的电能损失，如计算设备误差，抄表核算过程中漏抄、错抄、错算及窃电等产生的损失。

安全运行是电网运行的主要前提和目标，但在目前的电网管理中，往往是牺牲电网的经济性来换取电网的安全性。其实，在科学发展观的背景下，提高电网的经济性是非常迫切的要求。

2.4电力设备老化

变压器作为电力生产过程的主要设备，其数量多，容量大。但是仍然在运行的高损耗变压器还占有相当大的比重。由于配电变压器容量和实际用电负荷不匹配，配电变压器没有运行在经济区。一些配电变压器三相负荷不平衡，中性点发生偏移。这些因素都造成配电网损耗偏大。

3.配电网节能降耗对策

3.1降低变压器损耗

（1）变压器降耗改造。变压器数量多、容量大，总损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护，运行费用极低。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低损耗变压器。

（2）变压器经济运行。变压器经济运行指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的空载损耗和短路损耗，无功功率的空载损耗和额定负载损耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。

3.2增大导线截面

选择大截面导线可以降低线路阻抗，从而在输送负荷不变的情况下实现降损节能。比如，一个二级城市的主干线线路截面可参考以下原则选型：架空线的主干线截面为240mm2，次干线选用150mm2，分支线选用70mm2；电缆主干线截面为300mm2，次干线截面为150mm2。

3.3电网规划优化

城市电网可通过合理的电网规划来降低损耗，综合考虑近、远期地区负荷密度和电源的受电通道等情况，因地制宜的建设高压配电网。

在电网规划中调整电网的运行方式，不同的运行方式对应于系统的不同负荷水平，随着系统负荷的周期性变动，功率损耗也会有很大的不同，因此应根据负荷预测的结果重构网架结构；有效利用并合理分配现有变压器及线路容量，并根据负荷水平动态调（下转第8页）（上接第6页）整运行方式，使设备运行在经济负荷水平，这对降低设备的功率损耗也有显著效果。

3.4电网无功配置优化

大量无功电流在电网中会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。无功优化的目的是通过调整无功潮流的分布降低网络的有功功率损耗，并保持最好的电压水平，无功优化补偿一般有配电线路最优补偿和配电变压器低压侧最优补偿。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压变小时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗。

4.结语

近年来我国经济高速增长，伴随着负荷也持续快速上升，电网建设与改造相对滞后，特别是配电网中许多线路，线损偏高，因此推进配电网节能降耗改造势在必行。 [科]

【参考文献】

[1]张安华.中国电力工业节能降耗影响因素分析[J].电力需求侧管理，2009，8（6）.

[2]李婷婷.10kV配电网节能降损研究[D].华南理工大学，2010.

[3]徐强，曹俊华.提高农村配电网节能经济运行措施探讨[J].中国电力教育，2012（12）.

[4]许金杰.浅谈配电网节能降耗[J].科技信息，2008（29）.

[5]陈文安.东莞A镇配电网节能降耗研究[D].华南理工大学，2010.

[6]王金丽，盛万兴，向驰.非晶合金配电变压器的应用及其节能分析[J].电网技术，2008，32（18）.