配电网线损理论计算分析

马慧卓,胡文平,李晓军,刘翔宇,李 涵

(国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

配电网线损理论计算分析

马慧卓,胡文平,李晓军,刘翔宇,李 涵

(国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

结合2015年河北省南部电网配电网线损理论计算结果,对配电网线损进行分析,说明电网线损的变化趋势和重损原因,依据代表日理论线损计算结果对各地区电网降损提出相关措施及建议,为电网经济和社会效益提供了理论指导。

配电网;线损率;降低线损

线损率是衡量电力系统运行的一个重要经济指标,降低线损是提高电力企业经济效益和社会效益的主要手段,以下利用统一计算程序,对河北省南部电网(简称“河北南网”)夏季负荷方式下统一代表日负荷进行实测及线损理论计算,目的是通过科学的计算,掌握河北南网的线损构成及分布情况,了解线损量的大小及变化趋势,找出影响线损率变化的主要因素,从而分析重损原因,制定有效降损改造措施[1 2]。

1 线损理论计算结果情况

配电网普遍划分标准分为3个等级,为低压配电网、中压配电网和高压配电网,分别对应220～380 V、6～10 k V和35～110 k V[3]。高压配电网一般采用潮流计算方法,中低压配电网由于网络结构和分布状况复杂,构建准确的参数和结构数据库难度大,数据采集困难,一般不采用潮流算法[4]。2015年线损理论计算中,35 k V及以上电网采用潮流计算方法;10 k V与380 V电网采用均方根电流法并结合电量法计算。

理论线损计算是按照统一代表日、统一计算程序、统一边界条件原则进行,计算和汇总程序采用线损理论计算分析系统。2015年河北南网配电网线损理论计算结果如表1所示。

表1 2015年河北南网配电网线损理论计算结果

2015年各分区分压的线损理论计算结果如表2所示。

表2分区分压线损理论计算结果%

2 电网分压损耗分析

2.1 110 k V电网损耗

110 k V电网供电量同比增长了8.33%。供电量的提升,导致变压器铜损同比增长9.07%,而线路损耗同比降低了4.08%,根据结果分析可知, 110 k V网架结构得到了优化,减少了潮流转供,线路供电半径减小,变电站布局更加合理。河北南网110 k V电网线损理论计算结果如图1所示。

图1 河北南网110 k V电网线损理论计算线损率对比

以石家庄地区为例,同期相比,此次线损理论计算中,网架结构变化为扩建220 k V主变压器5台,新建110 k V主变压器10台,扩建110 k V主变压器4台,增容110 k V主变压器6台,新投及切改110 k V线路共7条。网架结构的改变,使得供电量在同比增加9.81%的前提下,铜损随之增加了9.28%,铁损增加5.67%,而线路损耗降低了3.17%。说明网架新增的变电站优化了网架结构的电源点布局,使供需进一步平衡,减小了供电半径,使线路损耗降低。在2015年度线损理论计算中,这一特点明显,见图2。

图2 河北南网110 k V电网分区线损理论计算结果对比

河北南网110 k V电网分区线损理论计算容载比、铜铁损比对比,见图3。

图3 河北南网110 k V电网分区线损理论计算容载比、铜铁损比对比

由图3可知,衡水、石家庄和邯郸地区110 k V电网代表日当天轻载运行,邢台、沧州运行较经济。衡水电网容载比高,在今后的电网规划建设中,在促进负荷增长的同时,应科学合理的进行电源布点规划。

2.2 35 k V电网损耗

35 k V电网负荷以农网负荷为主,35 k V供电量同比降低9.4%,线路损耗同比降低5%,铜损降低12.4%,铁损增加2.6%。线损率为1.44,较上一年度理论计算相比降低了0.01%,线路损耗占比同比降低了3.5%。随着负荷降低变压器轻载增多,影响了变压器铜铁损变化。

如图4所示,衡水、邢台地区35 k V电网经济运行,其余地区轻载。应适度加快35 k V电压等级退出电压序列进度。在后期的电网建设、改造规划中,应采取如线路电压升级、老旧35 k V变电站升级110 k V等改造措施,加快改造进度。

图4 河北南网35 k V电网分区线损理论计算容载比、铜铁损比对比

2.3 10 k V电网损耗分析

由于10 k V配电网节点、分支线和元件较多,并且一些元件不具备测录运行参数的条件,因此精确计算10 k V电网线损困难,以满足实际计算精度为前提,该次理论计算10 k V电网采用了均方根电流法或电量法进行计算。

该次线损理论计算中10 k V电网线损率为3.01%,分压损失占比达到了34.12%,在各电压等级中最高,说明该电压等级是重损层。造成这种现象的原因较多,如高损耗设备多、供电半径大、线径小、无功补偿不足等,10 k V是需要重点考虑降损的电压等级。对线路进行改造升级,优化电源布点是降低损耗的有效手段。10 k V配电网各地区理论线损的供电量占比和损失电量占比对比变化情况如图5所示。

图5 10 k V电网分区供电量占比、损失电量占比对比

该次理论计算中,损失电量占比均随供电量占比变化,趋势相同。10 k V供电量与同期相比下降了2.71%,各地区农网低压负荷主要为居民负荷、一般工商业负荷、农业排灌负荷等。居民负荷比重大的台区由于电量较小,表计损耗占比高,相对线损率偏高;一般工商业负荷比重大的台区由于电量大,配电变压器利用率高,所以线损率相对较低,但如果三相平衡调整不好,也会抬高台区线损率;农业排灌负荷比重大的台区,一般用户较少,台区的三相不平衡度低,台区线损率一般较低。

2.4 380 V电网损耗分析

该次380 V理论计算线损率为4.74,较上一年度降低1.03%。该次计算扩大了380 V低压典型台区选取范围,由三类(城网、农网、城乡结合)、每类选取3个典型台区扩大至低压台区总数的5%,参与计算样本选取方式发生较大变化,影响本年度380 V电网理论线损计算结果同比差异较大。380 V电网存在的问题有各县公司均存在部分配变台区布局不合理,供电半径较长,线路线径较细,线路老化,过负荷等;农业排灌变压器较多,利用率较低,长期轻载运行,铁损较大;部分台区无功补偿设备老化或缺失,造成功率因数偏低;低压三相负荷分布不合理,造成三相负荷不平衡,损耗增大。建议开展理论线损率与实测线损率差异较大台区的对比分析,分析负荷特性、供电半径、设备老化等因素的影响,针对典型台区提出解决措施。

3 措施及建议

依据代表日理论线损计算结果分析,提出相应的措施及建议。

a.110 k V网架结构得到了优化,减少了潮流转供,线路供电半径减小,变电站布局趋于合理。线路重损多是由于输送电量大,供电半径长所致。建议110 k V继续加快进行电源布点,优化潮流分布。

b.35 k V负荷以农网负荷为主,供电量同比降低9.4%,负荷降低导致轻载变压器增多。线损率偏高的主要原因一是导线线径细,供电半径长;二是运行时间长,线路老旧;三是负荷多为农业季节性负荷,峰谷差较大。建议更新老旧设备,切改负荷,加快35 k V电压等级退出进度。

c.10 k V电网为重损电压等级,10 k V线路重损原因:一是线路投运时间长,出现老化现象,二是导线线径配合不合理,存在“卡脖子”现象,三是线路走径不合理,供电半径大,存在迂回供电情况。建议更换老旧设备,对重损线路升级改造,优化配电结构。

d.380 V电网部分配变存在分布不合理、过载、供电半径大,电压质量差等现象,针对低压电网三相负荷不平衡,建议建立行之有效的监测和处理机制。

4 结束语

理论线损可以按照物理特性和逻辑关系分析一个电网的线损状况,可以分析电网线损的变化趋势和重损原因,通过对河北南网理论线损计算结果的分析,挖掘降损空间,提出具有针对性的改造、升级建议,可以对电网的发展建设提供重要理论支撑。

[1] DL/T 686-1999,电力网电能损耗计算导则[S].

[2] 陈淡龙.降低网损的技术措施[J].东北电力技术,2007,28 (5):4749.

[3] 宋宏彪.配电网线损分析与研究[D].北京:华北电力大学,2002.

[4] 范 荻,陈 宁,李群炬.京津唐电网线损理论计算与分析[J].华北电力技术,2002(6):

本文责任编辑:罗晓晓

Losses Theoritical Calculation Analysis of Distribution Power System

Ma Huizhuo,Hu Wenping,Li Xiaojun,Liu Xiangyu,Li Han
(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

Based on the result of losses theoretical calculation of distribution power system in 2015,the losses of distribution system was analyzed in this text,and put forward the loss reduction measures to each area.The result of the analysis could provide theoretical guidance to imporve the power grid economics and social benefits.

distribution network;line losses;loss reduction

TM714.3

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马慧卓(1987-),男,工程师,主要从事电能质量分析与控制,电网线损分析工作。