铁路电力系统损耗分析及降损节支办法思考

何峥嵘 上海铁路局合肥供电段

铁路电力系统损耗分析及降损节支办法思考

何峥嵘 上海铁路局合肥供电段

根据铁路电力系统电损的成因和特点，从设备和管理两方面分析降耗途径，并结合两种电价计价方式进行比较，提出降低综合购电单价的对策。

铁路；电力；降损节支；措施

1 引言

供电降损节支是铁路供电管理的重要内容。由于电力系统损耗成因较多，科学分析并制定针对性措施，十分必要。

2 影响电力系统损耗的因素

铁路电力系统采用35kV或10kV电压等级电源进线，经配电变压器降压后向各用户供电。电能损耗可分为技术损耗—供电设备产生的损耗、管理损耗—管理不当产生的损耗两部分。

2.1 设备上损耗

铁路系统供电点多、分散、半径较长，主要存在以下五种设备损耗。

2.1.1 高、低压架空线路损耗

由于架空线路多为铝材料的导体，导线本身存在电阻，在传输电流时会消耗电能。架空线路损耗的计算公式为：

式中：Ijf—均方根电流，A；

r0—导线单位长度的交流电阻，Ω/km；

L—导线长度，km；

T—运行时间，h。

损耗值与电流平方和电阻成正比，减小电流或降低导线电阻均可降耗。

2.1.2 高、低压电缆损耗

除了上述导线电阻产生的损耗，还有介质损耗：

式中：U—电缆运行线电压，kV；

ω—角速度（ω=2πf，f为频率）；

C—电缆每相的工作电容，μF/km；

tanδ—电缆绝缘介质损失角的正切值；

L—电缆长度，km；

T—运行时间，h。

如果能降低运行电压或电容、tanδ等数值，均可减少电缆绝缘介质损耗。

2.1.3 配电变压器损耗

各种配电变压器的损耗由不同值的空载损耗（即铁损）和负载损耗（即铜损）构成。其中铁损大小比较固定，铜损会随负荷大小而变化。以双绕组变压器的铜损电量计算为例：

式中：Pk—变压器铜损短路损耗，kW；

Ijf—均方根电流，A；

IN—变压器的额定电流，A；T—运行时间，h。

要降低变压器损耗，应从降低变压器本身短路损耗或负荷电流入手。

2.1.4 其它变配电设备损耗

主要指电压互感器、电流互感器、电容器、电抗器、自闭（贯通）调压器、继电器线圈、各类指示仪表等各种高低压设备产生的供电损耗。

2.1.5 电表损耗

电能表有电压回路和电流回路。其中电压线圈损耗固定，电流线圈损耗会随着负荷电流大小变化，但两种消耗都不大。像三相机械式电能表，电压回路功耗为3W，电流回路为5VA。

2.2 管理上损耗

主要包括：（1）供电计量装置误差和抄收差错；（2）用户计量装置配置不当；（3）对用电大户的管理不细；（4）用户窃电；（5）抄表员人为错误；（6）其他原因。

3 降损对策

3.1 技术上降损

3.1.1 改善配电线路

（1）增大导线截面，或在低压配电线路上增加铜导线替代铝导线，降低导线电阻；（2）采用介质损失角正切值小的新型材料和结构电缆，减少电缆的介质损耗。

3.1.2选择适当容量的变压器

同种型号的变压器，容量越大，损耗越大。铁路习惯于求保险，或因生产负荷的变化，常有变压器“大马拉小车”的现象。

为了获得配电变压器较为准确的实际负荷值，除了加强变压器负荷测试外，也可安装变压器负荷远程监控系统，对于实际负荷与容量不匹配的，要及时调整。

3.1.3 更换节能型变压器

铁路用电点分散，所配变压器型号多，不少高能耗变压器仍在使用。以合肥供电段为例，目前运行变压器共有1413台，其中S7型有155台、S9型有194台。不同型号的变压器能耗差别较大（见表1）。

表1 不同型号变压器损耗比较

从表中可见，SH节能型变压器与其他型号的负载损耗近似，但空载损耗下降很多。315kVA的SH型变压器，较S7型空载损耗下降78%，每年可减少损耗5168kWh。合肥供电段若将上述变压器全部更换为SH型后，每年可降低损耗约90万kWh。更新变压器总投资约1100万元，12年左右可收回投资。

3.1.4 提高功率因数

从能耗计算公式已知，电流I增大，损耗增加。在耗用有功相同的情况下，功率因数越小，则电流越大，线路损耗和变压器负载损耗也越大。

在性能相同情况下，可选择功率因数高的设备，或者根据铁路变配电所负荷的特性加装无功补偿装置。由于电缆线路增加、运行方式调整等都会影响系统的功率因数，平时还要及时跟进调整无功补偿的容量，或装设动态无功补偿装置。

3.2 管理上降损

3.2.1 加强关口受电表的管理

目前，铁路变配电所受电表（进线计量表）的准确度等级普遍不高。在合肥供电段内10kV及以上变配电所共32座，进线计量电流互感器都为0.5级。其中，电能表准确度等级为1.0级的有26座，2.0级的为6座。

而供电公司关口计费表均为0.5S级（有的为0.2S级），互感器都为0.2S级。因购受电表准确度等级不对称，铁路很难发现购受电表计量的差异，无法防止因供电公司表计误差或抄收错误给铁路带来的损耗。

3.2.2 分类管理用户电能计量装置

根据《电能计量装置技术管理规程》，运行中的电能计量装置按其所计量电能大小和计量对象的重要程度分为Ⅰ～Ⅴ类。各类别应配置相应等级的电流互感器和电能表（见表2）。

表2 电能计量装置分类准确度等级表

不同等级的互感器和电能表配置不当，难免产生额外的损耗。比如每月用电量达10万kWh的用户，应列入Ⅲ类计量装置，配备1.0级电能表，若按2.0级配备，其误差极限可达到3000kWh。

当前，铁路对用户电能计量装置进行分类管理的工作正在起步阶段，还亟待有关部门高度重视，加快推进。

3.2.3 重视用电大户的表计管理

合肥供电段管内现有收费表4746只。其中月均用电量超过1万kWh的表计有153只，占收费表数的3.2%，而总电量占总供电量的60%以上。这些用电大户的表计必须提高准确度等级，并加强日常的巡视检测。

铁路应利用接线检查仪、电表现场检定仪，定期检查大用户的电能表和互感器，监视接线错误和不良状态，并科学制定大用户电能表检查、轮换周期。

3.2.4 加强电损分析

应科学构建铁路电损分析模型（见图1），全面收集相关技术参数，测算出各级技术损耗，分清主客观影响因素，找准损耗点，把握薄弱环节。

图1 铁路电力系统电损分析模型

3.2.5 减少违章用电现象

铁路应加强监督检查，积极推进计量改造，把计量表计移至用户无法控制的处所，并积极采用防窃电计量箱和电能表，减少用户违章的机会。

3.2.6 加强抄收管理

除须加强抄表员考核培训外，还应利用GPRS无线组网，尽快采用远程抄表技术，实时监测用户负荷异常情况，加强电损分析。

4 用好电价政策

目前购电有两种计价方式：单一电价，只计电度电费；两部制电价，除电度电费外，还需缴纳一定数额的基本电费。

在安徽省，单一电价较两部制电价的电度电价高0.2038元/kWh，基本电费单价（变压器容量法）为30元/kVA。两种计价方式的临界用电量为：报装容量×30÷0.2038=报装容量×147（kWh）。实际用电量低于临界值时，宜选择单一电价。

像合蚌高铁某35kV变电所，报装容量为2000kVA×2= 4000kVA，每月用电300000kWh，小于临界用电量4000× 147=588000kWh。若申请单一电价，每年可节约75万元。

而选择两部制电价的单位，也可根据负荷情况，选择最大需量法或变压器容量法两种计费方式。前者单价为40元/kW，后者单价为30元/kVA。若实际最大需量低于变压器容量（报装容量）的75%时，最大需量法更经济。

像阜淮线某10kV配电所，报装容量为7490kVA，按照变压器容量法，每月基本电费为224700元，改按最大需量法（40%）计收，每月基本电费仅为119840元，每年可减少支出125.8万元。

5 结束语

电力降损节支是一项系统、长期的工作，要从技术、设备和管理全面入手，常抓不懈。

[1]牛迎水.电力网降损节能技术应用与案例分析.中国电力出版社.2013. [2]DL/T686-1999《电力网电能损耗计算导则》.

[3]DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》.

责任编辑：许耀元 朱挺
来稿日期：2014-01-28