观音阁水库10kV配电线路降损节能方法与措施剖析

吴晓旭

(辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100)



观音阁水库10kV配电线路降损节能方法与措施剖析

吴晓旭

(辽宁省观音阁水库管理局，辽宁 本溪 117100)

摘要：文章在简单介绍降损节能重要性的基础上，从优化布局、科学调度、无功补偿、维护与检查4个方面对观音阁水库10kV配电线路降损节能的方法和措施进行了分析和讨论。研究认为，只要能够结合本地实际采取针对性的技术措施和方法，就能够实现电能多供少损的技术目标，最终以最少的资金投入换取最大的节能效益。

关键词：水库；配电线路；优化布局；科学调度；无功补偿；检查维护；降损节能

0引言

电能损耗是一项非常重要的经济技术指标，它不仅反映着供电线路管理水平、运行经济性以及布局合理性的高低，同时对于供电经济效益也会产生关键性的影响。

以往的实践经验表明，只要调度和布局具有较高的合理性，电压和功率因数均能满足要求，那么降低线损就会带来非常明显的经济效益。本次研究结合以往理论研究的成果以及日常工作中的实践经验，从优化布局、科学调度、无功补偿、维护与检查4个方面，对观音阁水库10kV配电线路降损节能过程中的有效方法与措施进行分析和讨论，以期为同类工作的高效开展提供思路和方法上的参考与借鉴[1]。

1对线路布局进行优化和规范

对线路结构进行合理改造与完善、引进节能型变压器保障经济运行、调整变压器三相负荷提高平衡度是线路布局优化的3个主要措施，文章分别对具体的操作方法进行分析和说明。

1.1　线路结构的改造与完善

观音阁水库供电系统由1座66 kV变电所、3条10 kV供电线路共同组成，改造前存在的突出问题包括：线路迂回，供电半径过大、变电所远离用电负荷、导线截面与载荷匹配度不高等。

结合现场实际情况，技术人员发现配电线路的电能损耗集中于主干线段，因此将控制最长电气距离、减少主干线段损耗作为降损节能的主攻方向之一，并采取了以下2项技术措施：

1)将主干线路导线截面由以往的95 mm2增加到120 mm2，以提高与载荷的匹配度。

2)将部分迂回线路取直，使供电半径减少到3 km左右。

通过以上措施，线路结构的合理性得到提升，电能损耗也得到了一定程度的降低。

1.2　新型节能变压器的选用

变压器的经济运行并不等同于以额定负荷运行，只有当变压器负荷的大小能够使其铜损、铁损相等时，变压器才会处于最经济、最有效率的运行状态。实测结果表明，观音阁水库所用10 kV配变负荷在40%~80%额定功率的状态下较为经济，结合实际情况，技术人员选择了逐步淘汰现有高损变压器、更换新型节能型变压器的方案[2]。

1.3　调整变压器三相负荷

观音阁水库供电线路采用三相四线制接线，且配电变压器采用Y/Yno接线，存在较多的单相负载，所以三相不平衡运行实际上是一个长期存在的问题。通过以下计算，可以了解三相不平衡电流对变压器损耗所产生的影响：

处于三相不平衡运行状态的配电变压器，三相绕组总损耗(kW)的计算公式为：

Pf1=(Ia2+ Ib2+ Ic2)R×10-3

(1)

式中：Ia、Ib、Ic为三相负荷电流；R为变压器二次侧绕组电阻。

处于三相平衡运行状态的配电变压器，三相绕组电流、总损耗的计算公式依次为：

(Ia+ Ib+ Ic)/3

(2)

Pf2=3[(Ia+ Ib+ Ic)/3]2R×10-3

(3)

由此可见，处于三相不平衡运行状态的配电变压器，增加的损耗为：

△Pf=Pf1-Pf2={[(Ia-Ib)2+

(Ia-Ic)2+(Ib-Ic)2]/3 } R×10-3

(4)

通过对变压器三相负荷的调整，可以使其最大程度的接近三相平衡运行状态，从而有效解决三相不平衡导致的线路损耗问题。

2电力调度与负荷的合理分配

电力调度的目的是通过对电网的协调和组织确保电能质量与电力平衡，在降低损耗的同时使电网始终保持经济、安全的运行状态。以往的实践经验表明，通过准确、灵活、及时的电力调度以及对负荷的合理分配，即可实现均衡用电负荷的目标，从而使供电效益得到进一步的提升。

2.1　保证线路处于经济运行区

建设工作结束后，线路的结构和参数基本不变，而线路负荷却处于动态变化的状态，即电力输送的过程存在最经济的运行工况，若线路所带负荷处于该区域，则线损率可压缩到最低水平。

配电线路的损耗包括固定和可变损耗2类，线路总损耗△A可用下式表示：

△A=∑△P0t+k2Pp2Rdzt/U2cosφ

(5)

式中：△P0为线路固定损耗总值；t为线路运行时间；Pp为运行期负荷的平均值；U为线路运行电压；k为负荷曲线形状系数；Rdz为线路等值电阻；cosφ为线路功率因数。

由上式可知，线损率随着总损耗中固定损耗所占比例的变化而变化，当固定和可变损耗所占比例相等时，线损率达到最低水平，此时的线路负荷值被称为经济负荷Pj。一般来说，0.65~1.53Pj即为线路的经济运行负荷区域，所以在日常运行中，工作人员应注意对负荷的运行区域进行合理掌握，以此实现降损节能的目标[3]。

2.2　平衡峰谷用电负荷

以往的研究数据表明，负荷平衡时的损耗<负荷不平衡状态，同时，线路损耗与电流变化量以及持续时间呈正比关系。也就是说，峰谷差值以及持续时间会对线路损耗产生一定程度的影响。因此在日常运行中，工作人员应注意对用电负荷进行调整和控制，最大程度的减小峰谷差，以此实现降低线路损耗以及用电设备损耗的目的。

另外，负荷曲线形状系数K值可以通过对线路负荷曲线的调整来降低，在用电量相同的条件下，线路损耗会随着等效功率的减小而降低。

3无功补偿装置的运用

在电力系统中，无功若未能保持平衡状态，就会导致电压和功率因数降低的结果，在拉低线路传输能力的同时使损耗出现一定程度的提升[4]。

3.1　无功补偿的作用

供电线路中的无功负荷主要有电动机、变压器和线路三种，前两者在建立磁场的过程中需要大量消耗无功功率，若这部分无功电流未能就地平衡，就需要由变电所提供，此时，cosφ值处于较低水平，进而导致线路有功损耗的增加。

简而言之，无功补偿就是最大程度消耗线路中的无功功率，尽可能实现无功功率在负荷处的就地补偿。变电站安装的电容器仅具有减少主干线路电能损耗的作用，而负荷处安装的日安容器则可使整个线路的电能损耗得到控制，进而改善线路的电压质量。

3.2　无功补偿的方式

结合观音阁水库的实际情况，技术人员采用了以下2种补偿费方式：

1)集中补偿。在建设之初，变电所并未安装电容器，所以在此次改造工作中，技术人员及时加装了电容器，以此实现对整个线路的集中补偿。

2)分散补偿。所谓分散补偿，就是为大型电动机或用户变压器单独装设电容器，并使之与变压器或电容器共用控制开关。这样一来，系统输送的无功电力开始下降，线路损耗也随之降低，系统的功率因数得到进一步的提升[5]。

功率因数与线路损耗之间的关系如表1所示。

表1　功率因数与线路损耗

4维护与检查

在安装和维护过程中，应注意尽量减少地埋线和导线出现接头，以免运行过程中的电能损耗发生不必要的增大。

同时，应构建针对线路和设备的定期检查和维护制度，避免因灰尘在供电设施上的过多积累而引起绝缘程度下降，减少漏电损耗。

5结语

通过采取以上4方面措施，观音阁水库10kV配电线路线损较改造前出现较大幅度的下降，线损的变化情况如表2所示。

表2　改造前后线损的变化情况　%

观音阁水库多年平均供电量约为2 500 万 kW·h，则改造后每年可节约电量2500×1.72%=43 万 kW·h。按照0.5 元/kW·h的收费标准，每年可增创效益21.5万元。

综上所述，只要工作人员能够结合本单位实际情况，积极采取包括科学调度、合理规划配电线路布局、合理安装无功补偿装置等在内的针对性措施，就能够实现电能多供少损的技术目标，最终以最少的资金投入换取最大的节能效益。

参考文献：

[1]汤擎波.对电网无功补偿经济效益的探讨[J].建材发展导向，2011(15):305-306.

[2]杨琛.功率因数对供配电系统的影响及提高方法[J].中国电子商务，2014(12):269-270.

[3]金庆花.供配电网线损原因分析及降损措施[J].中国科技信息，2015(06):48-48.

[4]冯昌瑾.关于发电厂用电系统应用无功补偿技术的若干思考[J].硅谷，2013(12):127-128.

[5]闫应龙，刘晓梅.浅谈10kV配电线路谐波治理与节能降损[J].中国高新技术企业，2015(36)：26-28.

Analysis on Loss Reduction and Energy Saving Methods and Measures for 10kV

Distribution Line of Guanyinge Reservoir

WU Xiao-xu

(Liaoning Provincial Guanyinge Reservoir Management Bureau,Benxi 117100,China)

Abstract：Based on brief introduction for the importance of loss reduction and energy saving, from four respects of optimal layout, scientific management, Static Var Compensator and check and maintenance, the method and measure to reduce losses and save energy of 10kV distribution line of Guanyinge reservoir are analyzed and discussed in the paper.The study regards that only local facts can be considered to adopt targeted technical measures and methods, the technical purpose of electric energy supplied more and lost less will be realized, ultimately to the minimum capital investment in exchange for the largest energy saving efficiency.

Key words：reservoir；distribution line；optimal layout；scientific management；Static Var Compensator；check and maintenance；loss reduction and energy saving

[作者简介]吴晓旭(1968-)，男 ，辽宁新民人，助理工程师。

[收稿日期]2015-06-28

中图分类号：TM714.3

文献标识码：B

文章编号：1007-7596(2015)08-0013-03