农村电网降损节能措施研究

刘伟娜 梁景峰 谢云芳

农村电网降损节能措施研究

刘伟娜 梁景峰 谢云芳

农村电网改造中，降损节能改造是重点和难点。本文在分析农村电网线损类别和产生原因的基础上，提出了农村电网加强用电营业管理和电能计量管理的降损管理措施以及合理确定电网电压运行水平，组织变压器经济运行，进行无功补偿等降损的技术措施。

2010年，国家启动新一轮农网改造升级工程，农村电网的供电能力和质量进一步提高，改善了农村供电条件，促进了电力市场的发展。在农网改造中，降损节能是改造的重点和难点。目前，我国农村电网的降损节能技术水平较低，线路较长、负荷波动大、电能质量较差等特点，提高降损技术的水平是十分重要的。

农村电网线损特点

农村电网线损按产生原因分为电阻损耗，励磁损耗和不明损失；按与电网中负荷电流的关系分为可变损耗和固定损耗；按产生在电网元件的部位分为线路导线线损、变压器铜损、变压器铁损、电容器介质损和计量表计中的损失等。此外，电业管理根据工作需要还分为实际线损、管理线损、理论线损、考核线损和规划线损等。

农村电网分布范围广，线路较长，变压器空载损耗和铜损较大；排灌、季节性旅游等负荷波动大，使配电线路、变压器的设备利用率偏低，电压波动增大，网络损耗大；三相负载的不平衡度偏大，使铜损升高，产生和增大零线损耗。

农村电网降损管理措施

图1　农村电网电能损耗分类

加强用电营业管理

电能生产和销售的特殊性决定了电力企业的营业管理既是电能的销售环节，也是供电部门与社会联系的窗口，供用电双方以电力网络为流通渠道，在技术领域上紧密配合，共同保证电网的安全、稳定、经济合理运行，实现电力商品的销售与购买。营业管理工作的主要任务是业务扩充、电费管理和日常营业处理。

业务扩充任务针对新用户申请需要防止盲目建设、重复建设造成不合理用电；审查用电性质、用电容量及负荷计算是否正确；审查是否采用单耗小、效率高的用电设备、申请变压器容量是否合理、无功补偿方式。批准用户变压器容量后，设计合理供电方案，包括电压等级、供电回路数、新建变电所或从现有变电所出线、采用架空线或电缆供电等。

对申请增容用户应了解增容原因、原供电容量使用情况，用电设备是否存在“大马拉小车”现象，是否继续使用国家已指令淘汰的用电设备，是否继续生产高能耗产品。审查用户提出的负荷计算资料，电能使用是否合理。

对申请双电源用户应考查申请原因，为用户提供更经济合理的供电方案。

加强电能计量管理

电能计量装置是电力企业进行贸易结算和经济核算必不可少的工具，包括电能表、计量用电压、电流互感器及二次回路，计量精确度与电能表、互感器自身误差和之间的二次回路压降有关。电能计量装置管理的目的是保证电能计量量值的准确、统一；装置安全可靠的运行。管理内容以发供电企业管理为基础，进行分类、分工、配合、统一归口管理，包括计量方案的确定、计量器具的选用、订货验收、检定、检修、保管、安装竣工验收、运行维护、现场检验、周期定检、抽检、故障处理、报废的全过程管理，电能计量有关的电压失压计时器、电能量计费系统、远方集中抄表系统等相关内容的管理。

农村电网降损技术措施

电网升压改造和合理调整电网运行电压

合理选择电网电压可以有效降低变压器和输电线路上的损耗，电压升压改造是指用电负荷增加导致线路输送容量不足或能耗过大时，采取技术措施简化电压等级。按照逆调压方式调整发电机机端电压；根据实际负荷变化情况合理选择变压器分接头；在母线上投入或切除同步调相机及电容器等方式调整电网运行电压，保证电压质量的前提下进行适度调整，达到降损的效果。

组织变压器经济运行

配电变压器的主要特点是容量较小，所带负荷波动大，长期处于轻载或空载运行状态，有功功率损耗较大，占农村配电网损的60％～70％。通过淘汰高损耗配电变压器；停用空载配电变压器；合理选择配电变压器的容量等措施可以有效降低网络损耗。

更换导线截面

线路的导线损耗由导线电阻决定，电阻的大小与电阻率成正比，与导线半径成正比，导线材料的电阻率一般是确定的，适当增加导线截面积可以降低导线电阻值。在输送相同负荷情况下，线路更换为粗导线，可以达到降低损耗的目的。

无功补偿技术的应用

在电力系统中，异步电动机、变压器和电力线路都会吸收无功功率，使线路电压损耗和有功网损增加，对电力企业的经济效益产生严重影响。无功补偿技术的应用可以提高系统和负荷的功率因数，减少有功功率损耗。结合本地区电网运行具体情况进行无功补偿规划是非常重要的。

无功功率补偿的主要方式

⒈集中补偿

通过在地区变电所或高压供电用户降压变电所母线上装设高压电容器组；在电力用户总配电室低压母线上装设电容器组，实现对无功功率的集中补偿。易于实现设备的自动投切和维护，使用率较高，减少系统中无功功率流动。并联电容器可采用星形或双星形接线方式，但当有一台电容器退出后，三相不平衡，可能会导致中性点偏移。在三角形接线方式中，任意一台电容器若被贯穿性击穿，都会引起相间短路。

⒉分散补偿

装设于线路上、配电变压器的低压侧。减少了中压配电网中的无功损耗，线路末端电压增大，不易实现自动投切，轻负荷时电压偏高，设备安装和维护不便。

⒊随机补偿

低压电容组与负荷比较稳定的中小型电动机并联运行，和电动机同时投切。此方式只需在电动机运行时才投入，无需频繁调整无功补偿的大小，投资少，占地少，安装简便。为了避免电动机退出运行的时候出现过电压，无功补偿容量通常不应高于空载无功负荷。

(3) 地震条件下廊道的应力状况仍由静力工况控制，可借鉴深厚覆盖层地基上的马尼克3号坝经验，设置向上游拱起的廊道的轴线型式，使上游面预拉，下游面预压，从而降低横河向拉应力；由于两岸基岩面处约束较强，可将该部位廊道用钢板进行包裹。廊道与岸坡平硐接缝，建议采用伸缩节为双“U”形结构的止水并预留二期混凝土。

⒋随器补偿

农网配电变压器带最小负荷运行时与变压器空载运行时状态接近，无功损耗较大。可以在配电变压器的二次侧通过低压保险连接低压电容器，补偿空载无功损耗。接线简单，维护管理方便，有效补偿配变的空载无功。

确定无功补偿容量的方式

1） 依据功率因数选择

为了提高电力系统运行功率因数，无功补偿容量可以利用下面公式进行计算：

式中：φ1和φ2——补偿前后功率因数角；

若将功率因数提高到大于cosφ2，小于时cosφ3，补偿容量应满足不等式：

2） 依据降低线路损耗的要求选择

在电网运行参数确定的情况下，线路有功功率损耗与电流的平方成正比。提高系统功率因数能够使线损减小，补偿后线损降低的百分数为：

式中：∆P1为补偿前线路损耗，∆P2为补偿后线路损耗，根据∆P 确定φ2，进而确定Qc，计算式为：

P仍选择最大负荷日平均有功功率。

3） 依据运行电压的要求选择

在线路末端，尤其是细导线，重负荷时，末端电压较低。无功补偿后，可以提高电压，依据电压质量要求可以确定三相需要补偿的无功功率为：

式中：U1和U2——补偿后母线电压和补偿前母线电压。

4） 依据无功经济当量选择

无功经济当量是在电网运行中无功功率补偿设备每增加一千乏的出力可减少的网损平均值，用Cb表示，无功经济当量和拟选择的无功补偿容量QC满足表达式：

式中：Q ——补偿前的无功功率，QC——无功补偿装置的容量，U ——运行电压，R——串接元件的电阻。

可利用式∆(∆A)=QC[Cb-tanδ]t 对无功补偿后的降损节电量进行计算，式中tanδ为补偿电容器的介质损耗，t 为无功补偿设备的投运时间。

小结

针对农村电网电能损耗的性质和产生原因，加强用电营业和电能计量管理的措施是非常必要的，从技术角度，可以通过组织变压器经济运行，增加无功补偿装置，合理选择电网电压等措施可以有效降低网络损耗，提高电网运行效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.007